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IP地址与子网掩码

华为交换机

几种让同一 VLAN 内不同 IP 段的两台主机能够通讯的方法及实际例子和配置方法

交换机配置教程】全B站最详细的交换机原理讲解与配置教程

IP地址与子网掩码

一、IP地址

1.IP地址分类

IP地址是一个32位的二进制数，通常被分割为4个“8位二进制数”。

二进制表示

A类地址分配给规模特别大的网络使用，B类地址分配给一般的中型网络，C类地址分配给小型网络，如局域网，C类地址分配给小型网络，如局域网。

十进制表示及二进制IP地址特征

很多情况下IP地址会以十进制表示，但是大家也不要忘了他的二进制表现形式

IP地址构成

 IP地址 = 网络地址 + 主机地址

这儿的IP地址表现形式参考二进制，若从十进制表现形式（例1.0.0.0）来看，点隔开了每个字节（1字节8位），也就是说A类地址第一个字节是网络地址、后三个字节是主机地址。

 比如一个C类IP地址：192.168.1.1，那么网络地址：192.168.1.0、主机地址：0.0.0.1

网络地址是子网中最小的地址，主机地址该网段中 主机的地址编号，大家把网络地址想象成街道地址，把主机地址想象成门牌号就容易理解了，两者结合的IP地址就是具体的家庭地址（电脑主机）。

二、子网掩码

子网掩码是一个32位的2进制数 ，它必须结合IP地址一起使用。

子网掩码只有一个作用，就是将某个IP地址划分成“网络地址”和“主机地址”两部分。

其实很多时候，你并不知道这个IP地址究竟是A类、B类还是C类地址，那么子网掩码的作用就出现了，子网掩码通过和IP地址的“与”运算，求出主机地址是多少。

位与（）即如果两个位进行比较两位同时为1，结果才为1，否则结果为0。??

125  &  7

二进制: 01111101 & 00000111

位与比较:    

0 1 1 1 1 1 0 1

---------------

0 0 0 0 0 1 1 1

 |  |  |  |  |  |  |  |

× × × × ×√ × √

 |  |  |  |  |  |  |  |

0 0 0 0 0 1 0 1

结果: 125&7 = 0000 0111 = 5

默认子网掩码

十进制255也就是二进制11111111，1的个数正是缩写的含义，假如子网掩码是254.0.0.0（二进制11111110），那么它的缩写就是/7

计算公式及案例

计算公式：网络地址 = IP & 子网掩码

主机地址=用 IP 地址的二进制形式减去网络地址的二进制形式，就可以得到主机地址部分

案例1：

三、广播地址

广播地址是专门用于同时向网络中所有工作站进行发送的一个地址

广播地址是该子网主机地址全1的地址，即子网中最大的地址

比如案例1中的网络地址192.163.0.0（二进制11000000 10100011 00000000 00000000），将其主机地址位置都填上1（二进制11000000 10100011 11111111 11111111），那么他的网络地址就是192.163.255.255（十进制），举个例子，不一定符合现实~

计算方式：广播地址 = (~子网掩码) | 网络地址

这计算公式意思是（子网掩码位取反）或网络地址，需要相关知识，详情见此链接：位运算 看这篇就够了

个人建议形象理解吧，往网络地址的主机地址位置（都是0）填上1即可，下边的案例二算是进阶吧，有需求的同学可以学习下。

案例2：

• 由于两个主机的网络地址192.168.0.0和192.160.0.0不同，它们被认为处于不同的逻辑网络中。
• 在没有其他网络设备（如路由器进行路由转发）的情况下，仅仅通过集线器连接，这两个主机不能正常通信。因为集线器工作在物理层，只是简单地将信号进行转发，它不能识别网络层的信息，也不能对不同网络的数据包进行转发。

 四、子网容量相关

（1）子网数

根据子网掩码可划分的最大子网数

计算方式：子网数 = 2^(实际子网掩码缩写 - 相应网络类型默认子网掩码缩写)

可想而知，如果实际子网掩码就是默认子网掩码（255.255.255.0—/24），子网数=2^（24-24），也就是说子网数为1（2的0次方）；

如果实际子网掩码为255.255.240.0（11111111 11111111 11111110 00000000—/23） ，子网数=2 ^（24-23），相应的子网数为2 ....

（2）最大主机数

计算方式：最大主机数 = 2^(主机地址的位数)

这儿的位数是指二进制的位数，比如2的二进制为 10，占用2个二进制位，位数是2

假如一个IP地址的主机地址是0.0.0.1（00000000 00000000 00000000 00000001），那么位数是1，最大主机数就是2。

（3）可用主机数

计算方式：可用主机数 = 最大主机数 - 2

由于主机位全为0是网络地址，全为1是广播地址，所以要减2

华为交换机

华为一点通路由器模拟软件

普通交换机（二层交换机）

三层交换机

不仅具备二层交换功能，还具有部分路由器的功能，工作在网络层。它可以根据 IP 地址进行数据包的转发。

二层交换机和三层交换机的区别

1.工作层次不同

二层交换机工作在 OSI 模型的数据链路层（第二层）。它主要根据 MAC 地址来进行数据帧的转发。例如，在一个小型局域网中，当一台计算机 A 要向计算机 B 发送数据时，二层交换机通过学习计算机 A 和 B 的 MAC 地址，构建 MAC 地址表，然后直接将数据帧从与计算机 B 相连的端口转发出去，它不关心 IP 地址等网络层信息。

三层交换机工作在网络层（第三层），它可以根据 IP 地址进行数据包的转发。这就好比在一个较大的网络环境中，可能存在多个不同的子网，三层交换机能够识别数据包中的 IP 地址，并根据路由表信息将数据包转发到正确的子网中。

2.功能特性不同

VLAN（虚拟局域网）支持

二层交换机支持 VLAN 功能。它可以将一个物理的局域网划分成多个逻辑上独立的 VLAN，不同 VLAN 之间的设备在二层是相互隔离的，无法直接通信，这样可以有效地控制广播域，提高网络的安全性和灵活性。例如，在企业网络中，可以将不同部门（如销售部、技术部、财务部）划分到不同的 VLAN 中。

三层交换机同样支持 VLAN 功能，并且可以为不同 VLAN 配置 IP 地址，实现 VLAN 间的路由。这样就能够让不同 VLAN 中的设备通过三层交换机进行通信，比如销售部 VLAN 中的计算机可以通过三层交换机与技术部 VLAN 中的服务器进行数据交互。

路由功能

二层交换机没有路由功能，它不能实现不同网络之间的数据包转发。如果需要连接不同的网络，必须依靠路由器来完成。

三层交换机具有路由功能，它内部集成了部分路由器的功能。它可以通过静态路由或动态路由协议（如 RIP、OSPF 等）来构建路由表，实现不同子网之间的数据包转发，从而减少了对外部路由器的依赖，提高了网络的转发效率。

3.数据转发原理不同

二层交换机转发数据帧是基于 MAC 地址表。当交换机收到一个数据帧时，它会查看数据帧的目的 MAC 地址，然后在 MAC 地址表中查找对应的端口。如果找到匹配的端口，就将数据帧从该端口转发出去；如果找不到，就会将数据帧向除了接收端口之外的所有端口进行广播，直到目的设备响应，然后交换机学习到该设备的 MAC 地址并更新 MAC 地址表。

三层交换机转发数据包时，首先会查看数据包的目的 IP 地址。它会根据路由表来确定数据包应该从哪个端口转发出去。如果数据包的目的 IP 地址在本地子网内，它会通过 ARP 协议获取目的设备的 MAC 地址，然后将数据包封装成数据帧，按照 MAC 地址进行转发；如果目的 IP 地址在其他子网，它会将数据包转发到下一跳路由器对应的端口。

4.应用场景不同

二层交换机适用于小型的局域网环境，如家庭网络、小型办公室网络等。在这些场景中，网络规模较小，一般不需要进行不同网络之间的通信，主要是实现同一局域网内设备之间的快速数据交换，并且通过 VLAN 来简单地划分广播域。

三层交换机主要应用于中大型企业网络、园区网络等场景。在这些网络中，往往存在多个子网，需要实现不同子网之间的通信，同时又要保证网络的高效性。三层交换机可以很好地满足这些需求，它可以在保证高性能数据转发的同时，实现 VLAN 间的路由和不同子网之间的通信。

核心交换机配置命令示例

设置交换机名称和管理 IP 地址：

system-view

sysname CoreSwitch

interface Vlanif1

ip address 192.168.1.1 255.255.255.0

1.创建 VLAN：

vlan batch 10 20 30 100  //假设创建了部门 A 的 VLAN10、部门 B 的 VLAN20、部门 C 的 VLAN30 和外网访问 VLAN100

2.配置 VLAN 接口 IP 地址（以 VLAN10 为例）：

interface Vlanif10

ip address 192.168.10.1 255.255.255.0

3.配置端口加入 VLAN：

interface GigabitEthernet0/0/1

port link-type access

port default vlan 10

4.配置路由（假设下一跳地址为 192.168.1.254）：

ip route-static 0.0.0.0 0.0.0.0 192.168.1.254

汇聚交换机配置命令示例

设置交换机名称：

system-view

sysname AggregationSwitch

配置 trunk 端口：

interface GigabitEthernet0/0/1

port link-type trunk

port trunk allow-pass vlan 10 20 30 100

简单的 VLAN IP 配置

system-view  

vlan 10  

quit  

interface Vlanif10  

ip address 192.168.10.1 255.255.255.0  

quit

上述命令先创建了 VLAN 10，然后进入 VLAN 10 的接口视图，并为其配置了 IP 地址 192.168.10.1，子网掩码为 255.255.255.0 。通过这种配置，连接到该 VLAN 的设备可以使用此 IP 地址作为网关来进行通信

多个 VLAN 及端口划分配置

system-view  

vlan batch 20 30  

interface GigabitEthernet0/0/1  

port link-type access  

port default vlan 20  

interface GigabitEthernet0/0/2  

port link-type access  

port default vlan 30  

interface Vlanif20  

ip address 192.168.20.1 255.255.255.0  

interface Vlanif30  

ip address 192.168.30.1 255.255.255.0

首先使用 vlan batch 命令一次性创建了 VLAN 20 和 VLAN 30 .

然后将 GigabitEthernet0/0/1 端口配置为 access 模式，并划分到 VLAN 20；将 GigabitEthernet0/0/2 端口配置为 access 模式，并划分到 VLAN 30.

最后分别为 VLAN 20 和 VLAN 30 的接口配置了相应的 IP 地址，使得连接到这两个 VLAN 的设备能够通过对应的网关进行数据转发.

基于 Trunk 端口和多个交换机的 VLAN IP 配置

假设有两台华为交换机 S1 和 S2，以下是配置步骤：

交换机 S1 的配置

system-view  

vlan batch 10 20  

interface GigabitEthernet0/0/1  

port link-type trunk  

port trunk allow-pass vlan 10 20  

interface Vlanif10  

ip address 192.168.10.1 255.255.255.0  

interface Vlanif20  

ip address 192.168.20.1 255.255.255.0

交换机 S2 的配置

system-view  

vlan batch 10 20  

interface GigabitEthernet0/0/1  

port link-type trunk  

port trunk allow-pass vlan 10 20  

interface GigabitEthernet0/0/2  

port link-type access  

port default vlan 10  

interface GigabitEthernet0/0/3  

port link-type access  

port default vlan 20  

interface Vlanif10  

ip address 192.168.10.2 255.255.255.0  

interface Vlanif20  

ip address 192.168.20.2 255.255.255.0

在两台交换机上都创建了 VLAN 10 和 VLAN 20.

交换机 S1 的 GigabitEthernet0/0/1 端口和交换机 S2 的 GigabitEthernet0/0/1 端口都配置为 trunk 模式，并允许 VLAN 10 和 VLAN 20 通过，实现了两台交换机之间相同 VLAN 的数据传输.

在交换机 S2 上，将 GigabitEthernet0/0/2 端口划分到 VLAN 10，GigabitEthernet0/0/3 端口划分到 VLAN 20，以便连接不同 VLAN 的终端设备.

最后分别为两台交换机上的 VLAN 10 和 VLAN 20 接口配置了不同的 IP 地址，作为各自 VLAN 内设备的网关，使得不同 VLAN 之间可以通过交换机的路由功能进行通信

几种让同一 VLAN 内不同 IP 段的两台主机能够通讯的方法及实际例子和配置方法

通过配置 VLANIF 接口实现

实例需求：某企业网络中，同一 VLAN 10 的主机分别属于两个网段 10.1.1.1/24 和 10.1.2.1/24，要求这两个网段的主机能够互通.

配置方法 ：

配置 VLAN 及接口：

plaintext

system-view

sysname switch

vlan batch 10

interface gigabitethernet 1/0/1

port link-type access

port default vlan 10

quit

interface gigabitethernet 1/0/2

port link-type access

port default vlan 10

quit

配置 VLANIF 接口：

plaintext

interface vlanif 10

ip address 10.1.1.1 24

ip address 10.1.2.1 24 sub

quit

配置主机网关：配置主机 1 的 IP 地址为 10.1.1.2/24，缺省网关为 10.1.1.1；配置主机 2 的 IP 地址为 10.1.2.2/24，缺省网关为 10.1.2.1 。

通过路由器物理接口实现

实例需求： 有两个网段 192.168.1.0/24 和 10.0.0.0/24 的主机处于同一 VLAN，通过路由器实现互通.

配置方法 ：

路由器接口配置：在路由器上，为连接不同网段的物理接口配置相应网段的 IP 地址，如接口 1 配置 192.168.1.254/24，接口 2 配置 10.0.0.254/24 。

主机网关配置：192.168.1.0/24 网段的主机默认网关设置为 192.168.1.254，10.0.0.0/24 网段的主机默认网关设置为 10.0.0.254 。

通过路由器子接口实现

实例需求：同一 VLAN 下有 VLAN 10（网段 192.168.10.0/24）和 VLAN 20（网段 192.168.20.0/24）的主机需要互通.

配置方法 ：

路由器子接口配置：

plaintext

interface gigabitethernet 0/0/0.10

dot1q termination vid 10

ip address 192.168.10.254 255.255.255.0

arp broadcast enable

quit

interface gigabitethernet 0/0/0.20

dot1q termination vid 20

ip address 192.168.20.254 255.255.255.0

arp broadcast enable

quit

交换机配置：将连接主机的接口分别加入对应的 VLAN，并将与路由器相连的接口配置为 trunk 模式，允许相应的 VLAN 通过 。

主机网关配置：VLAN 10 的主机默认网关设置为 192.168.10.254，VLAN 20 的主机默认网关设置为 192.168.20.254 。

通过软路由实现

实例需求：在一个局域网中，有两个网段 192.168.1.0/24 和 10.0.0.0/24 的主机处于同一 VLAN，通过安装了 Windows 2000 Server 的计算机作为软路由来实现互通.

配置方法 ：

软路由安装与配置：在计算机中安装 Windows 2000 Server 及两块网卡，分别为两块网卡配置 IP 地址 192.168.1.1/255.255.255.0 和 10.0.0.1/255.0.0.0 。以域用户管理员身份登录，依次单击 “开始 / 程序 / 管理工具 / 路由和远程访问”，运行 “路由和远程访问服务器安装向导”，选择 “网络路由器” 选项进行安装和配置，如选择 RIP 协议等，并为 RIP 添加两个网络接口。

主机网关配置：192.168.1.0/24 网段的主机默认网关设置为 192.168.1.1，10.0.0.0/24 网段的主机默认网关设置为 10.0.0.1 。

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