Chapter 5 IP 位址：無級式定址

目標 本章結束後，您將能夠： 了解無級式定址的概念 給予一個 IP 位址就可以找出其區塊的起始位址及終止位址 了解位址分配與位址聚集

5.1 可變長度區塊 無級式定址 ( classless addressing ) 的觀念是使用可變長度的區塊，而這些區塊不再有等級。無級式定址架構的做法，是將整個位址空間 ( 232 個位址) 分成若干不同大小的區塊。 本節所討論的主題包括： 無級式定址的限制 尋找區塊 給予區塊

範例1 以下何者為一 16 個位址區塊的起始位址？ 205.16.37.32 190.16.42.44 17.17.33.80 123.45.24.52 解答 只有 a 和 c 符合。 205.16.37.32 中的 32 可以被 16 整除。 17.17.33.80 中的 80 可以被 16 整除。

範例2 以下何者為一 256 個位址區塊的起始位址？ 205.16.37.32 190.16.42.0 17.17.32.0 123.45.24.52 解答 在此，最右邊的位元組必須為 0。 就我們在第 4 章所談到的，IP 位址是使用基底為 256 的計算。 當最右邊的位元組為 0，則可被 256 整除，只有 b 和 c 符合。

範例3 以下何者為一 1024 個位址區塊的起始位址？ 205.16.37.32 190.16.42.0 17.17.32.0 123.45.24.52 解答 在此，因為 1024 = 4 × 256，所以我們需要去檢查兩個位元組。 最右邊那個位元組必須被 256 整除 ( 也就是必須為 0 )。 而最右的第二位元組必須能被 4 整除， 所以只有c才符合條件。

分級式定址法屬於無級式定址法的一個特例。 請注意： 分級式定址法屬於無級式定址法的一個特例。

範例4 某位址為 167.199.170.82/27，請問其所屬區塊的起始位址為何？ 解答 前置位元長度為 27 位元，所以保留前面 27 個位元，將後面 5 個位元改為 0。過程如下： 位址的二進制表示法： 10100111 11000111 10101010 01010010 保留前面 27 個位元： 10100111 11000111 10101010 01000000 結果的 CIDR 表示法： 167.199.170.64 / 27

範例5 某位址為 140.120.84.24/20，請問其所屬區塊的起始位址為何？ 解答 圖5.3 展示解法的過程。 找出第一、二、四個位元組是容易的。 對於第三個位元組， 我們將群組中對應位元為 1 的位元保留下來。 起始位址為 140.120.80.0/20。 接下一張投影片

範例6 某位址為 140.120.84.24/20，請問其所屬區塊的起始位址為何？ 解答 第一、二、四個位元組的求法和前一個範例相同。 至於第三個位元組，我們將 84 寫成2的冪次方的加法組合， 並且只選擇最左邊的 4 個值 ( m=4 )，見圖5.4 所示。 起始位址為 140.120.80.0 / 20。 接下一張投影片

範例7 某位址為 140.120.84.24/20，請問其所屬區塊的位址個數為何？ 解答 前置位元長度為 20， 所以區塊中的總位址數為 232-20 = 212 = 4096。 這是一個具有 4096 個位址的大區塊。

範例8 某位址為 140.120.84.24/20，請使用第一種方法求出其所屬區塊的終止位址為何？ 解答 我們使用前面範例的結果得知其起始位址為140.120.80.0/20，而區塊之總位址個數為 4096。 為了去尋找終止位址， 我們將起始位址加上 ( 4096－1 ) = 4095。 接下一張投影片

範例8 (續) 另外我們為了去保持點式十進制表示法的格式， 我們必須將 4095 以基底為 256 的方式表示並計算。 所以我們將 4095 寫成 15.255。 然後我們將此數與起始位址相加來得到終止位址， 其過程如下： 終止位址為 140.120.95.255。

範例9 某位址為 140.120.84.24/20，請使用第二種方法求出其所屬區塊的終止位址為何？ 解答 其遮罩有 20 個位元為 1 及 12 個位元為 0。則此遮罩的補數有 20 個位元為 0 及 12 個位元為 1。換句話說，遮罩的補數為 00000000 00000000 00001111 11111111或0.0.15.255。 我們將遮罩的補數與起始位址相加來得到終止位址， 其過程如下： 終止位址為 140.120.95.255。

範例10 某位址為 190.87.140.202/29，請問其所屬區塊的相關資訊為何？ 解答 我們遵循前面範例的方式去尋找起始位址、總位址個數、及終止位址。 為了去尋找起始位址，我們注意到遮罩 ( /29 ) 的最後一個位元組中，最高 5 個位元為 1。所以我們將位址的最後一個位元組轉成 2 的冪次方的組合，並且保留最左邊的 5 個數值，其過程如下： 接下一張投影片

範例10 (續) 區塊之總位址個數為 232-29 = 8。 為了去尋找終止位址，我們先求出遮罩的補數，遮罩有 29 個位元為 1，而遮罩的補數有 3 個位元為 1。遮罩的補數為 0.0.0.7，如果我們將它和起始位址相加，我們會得到 190.87.140.207/29。 換句話說，區塊的起始位址為 190.87.140.200/29， 終止位址為 190.87.140.207/29， 而且只有 8 個位址在這個區塊中。

範例11 請針對前一個範例中的區塊，說明其網路配置的情況為何？ 解答 得知前一個範例中之區塊的組成架構，可以將區塊中的位址分配給其網路中的各個主機。但是，起始位址被當成網路位址使用，而終止位址被保留為一個特殊位址 ( 有限廣播位址 )。圖5.5展示此機構如何使用這個區塊的情況。注意，終止位址中的 207 不同於分級式定址中的 255。 接下一張投影片

在無級式定址法中，其區塊的終止位址 不需要像分級式定址法一樣是 255 。 請注意： 在無級式定址法中，其區塊的終止位址 不需要像分級式定址法一樣是 255 。

在CIDR表示法中，被給予的區塊 是使用起始位址與前置位元長度來定義的。 請注意： 在CIDR表示法中，被給予的區塊 是使用起始位址與前置位元長度來定義的。

5.2 子網路化 當某個組織分配到一個位址區塊後，它可以依據自己的需求來建立子網路。前置位元長度 ( n ) 的增加被用來定義子網路的前置位元長度。 本節所討論的主題包括： 尋找子網路遮罩 尋找子網路位址 可變長度的子網路

以固定長度來子網路化時， 子網路個數必須是 2 的冪次方。 請注意： 以固定長度來子網路化時， 子網路個數必須是 2 的冪次方。

範例12 某組織被給予一位址區塊 130.34.12.64/26。該組織想要有 4個子網路，請問其子網路之前置位元長度為何？ 解答 我們需要 4 個子網路，這也代表我們需要再加 2 個值為 1 的位元 ( log24 = 2 ) 到此地點的前置位元中，所以子網之前置位元長度為 /28 。

範例13 針對前一個範例，請問每一個子網路內的位址與位址的範圍為何？ 解答 圖5.6展示一種配置的方式。 接下一張投影片

範例13 (續) 這個所在地擁有 26 ＝ 64 個位址， 每個子網路則擁有232-28 = 16 個位址。 現在讓我們來找出每個子網路的起始位址和終止位址。 使用前面範例的程序，我們可以找出第一個子網路的起始位址為 130.34.12.64/28。注意，第一個子網路的起始位址也就等於原本此區塊的起始位址。我們可以將起始位址加上 ( 16 －1 ) 來求出終止位址，其結果為130.34.12.79/28。 接下一張投影片

範例13 (續) 可以將前一個子網路的終止位址再加 1 ，就可以求出第二個子網的起始位址為 130.34.12.80/28。將起始位址再加上 15，我們就可以求出終止位址為130.34.12.95/28。 相同地，我們可以求出第三個子網的起始位址為130.34.12.96/28，終止位址為 130.34.12.111/28。 相同地，我們可以求出第四個子網的起始位址為130.34.12.112/28，終止位址為 130.34.12.127/28。

範例14 一個組織獲得一個起始位址為 14.24.74.0/24 的區塊。 在此區塊中擁有 232-24 = 256 個位址。 此組織需要以下 11 個子網路： 2 個擁有 64 個位址的區塊。 2 個擁有 32 個位址的區塊。 3 個擁有 16 個位址的區塊。 4 個擁有 4 個位址的區塊。 請設計這些子網路。 接下一張投影片

範例14 (續) 我們將最前面的 128 個位址分配給 2 個子網路， 其每個子網路分配到 64 個位址。注意，每個子網路的遮罩為 /26。每個子網路的子網路位址如圖中所示。 我們將接下來的 64 個位址分配給另外 2 個子網路， 其每個子網路分配到 32 個位址。注意，每個子網路的遮罩為 /27。每個子網路的子網路位址如圖中所示。 我們將接下來的 48 個位址分配給另外 3 個子網路， 其每個子網路分配到16個位址。注意，每個子網路的遮罩為 /28。每個子網路的子網路位址如圖中所示。 我們將接下來的 16 個位址分配給另外 4 個子網路， 其每個子網路分配到4個位址。注意，每個子網路的遮罩為 /30。每個子網路的子網路位址如圖中所示。

範例15 另外一個範例，假設某個公司擁有 3 個不同區域的辦公室：中部、東部、及西部。 中部辦公室的網路透過私有的點對點WAN專線與東部及西部辦公室的網路相連接。 此公司被授予一個起始位址為 70.12.100.128/26 的區塊。 網路管理者決定分配 32 個位址給中部辦公室，並且將剩下的位址分配給其他兩個辦公室。 解答 圖5.8 說明了網路管理者設計配置的情況。 接下一張投影片

範例15 (續) 此公司擁有 3 個子網 ( 中部、東部、及西部 )。 下面列出每個網路被分配到的子網路區塊的情況： 中部辦公室所使用的網路位址為 70.12.100.128/27，即其起始位址。遮罩為 /27，也就代表在此網路中有 32 個位址。注意，其中有 3 個位址是保留給路由器，另外此公司保留了子網路區塊中的終止位址。此子網路所擁有的位址由 70.12.100.128/27 到 70.12.100.159/27。注意，因為各子網路之間是透過點對點連接的方式，所以路由器將各子網路連上 WAN 的介面是不需要位址的。 接下一張投影片

範例15 (續) 東部辦公室所使用的網路位址為 70.12.100.160/28。遮罩為 /28，也就代表在此網路中只有 16 個位址。注意，其中有一個位址是保留給路由器，另外此公司保留了子網路區塊中的終止位址。此子網路所擁有的位址由70.12.100.160/28 到 70.12.100.175/28。注意，因為各子網路之間是透過點對點連接的方式，所以路由器將各子網路連上 WAN 的介面是不需要位址的 。 接下一張投影片

範例15 (續) 西部辦公室所使用的網路位址為 70.12.100.176/28。遮罩為 /28，也就代表在此網路中只有 16 個位址。注意，其中有一個位址是保留給路由器，另外此公司保留了子網路區塊中的終止位址。此子網路所擁有的位址由70.12.100.176/28 到 70.12.100.191/28。注意，因為各子網路之間是透過點對點連接的方式，所以路由器將各子網路連上 WAN 的介面是不需要位址的。

5.3 位址分配 位址的分配是由一個稱之為網際網路名號管理公司 ( Internet Corporation for Assigned Names and Numbers, ICANN ) 的全球性管理機構來負責。ICANN 通常分配很大的區塊給各個ISP，再由 ISP 分散給它的 Internet 使用者。

範例16 某個 ISP 被分配一位址區塊，其起始位址為 190.100.0.0/16 戶，其需求如下： 第一群有 64 個客戶，每個客戶需要 256 個位址。 第二群有 128 個客戶，每個客戶需要 128 個位址。 第三群有 128 個客戶，每個客戶需要 64 個位址。 試設計子網路區塊，並且找出還有多少位址剩下來？ 解答 圖5.9 說明了目前的情況。 接下一張投影片

範例16 (續) 接下一張投影片

範例16 (續) 接下一張投影片

範例16 (續) 分配給 ISP 的總位址個數為 65,536 由 ISP 分配出去的位址個數為 40,960 剩下可用的位址個數為 24,576