网络管理（二）之IP地址划分子网、多块网卡共用单一IP

Aaron_wang • • Linux干货

网络管理（二）IP地址

 

一、认识学习IP地址的组成：

1、它们可唯一标识IP 网络中的每台设备

2、IP地址由两部分组成:

网络ID：标识网络；每个网段分配一个网络ID

主机ID：标识单个主机；由组织分配给各设备

3、点分十进制计法表示IPv4地址：

blob.png

4、如下图，将系统中的IP地址用二进制表示，再通过转换合成的十进制数，使用ping命令可得出：IP地址的本质上是二进制的。

blob.png

5、了解和熟记八个二进制数所对应的十进制数：

二进制数

十进制数

1111   1111

255

1000   0000

128

0100   0000

64

0010   0000

32

0001   0000

16

0000   1000

8

0000   0100

4

0000   0010

2

0000   0001

1

6、netmask（只要是高位为1，不需要全8位是1）如下图（都有可能成为子网掩码）：

Netmask的位数由IP地址的网络号位数来决定，有多少个网络号位数就有多少个1，有多少个主机号位数就有多少个0

eg:netmask=255.255.240.0（11111111.11111111.11110000.00000000）

1111   1111

255

1111   1110

254

1111   1100

252

1111   1000

248

1111 0000

240

1110   0000

224

1100   0000

192

1000   0000

128

0000   0000

0

7、IP地址分类：IPv4地址共为32bits，格式为：8bits：8bits：8bits：8bits；而每段的8bits的范围为0-255，所以IP地址的范围为0.0.0.0-255.255.255..255

网络号（最高段的8bits）

网络数量

主机数量

默认子网掩码

私网地址

A类

0   000 0000 —— 0 111 1111

126

（2^7-2，扣除00000000和127.0.0.0回环地址）

（2^24）-2

扣除全为0和1

255.0.0.0

10.0.0.0

B类

10   00 0000 —— 10 11 1111

2^14（前两段为网络号）

（2^16）-2

扣除全为0和1

255.255.0.0

172.16.0.0-172.31.0.0

C类

110   0 0000 —— 110 1 1111

2^21（前三段为网络号）

（2^8）-2

扣除全为0和1

255.255.255.0

192.168.0.0-192.168.255.0

D类

1110   0000 —— 1110 1111

224-239（多播地址，给一些特殊的应用程序使用）

E类

1111 0000   —— 1111 11111

240-255（科研使用）

从表中得出的公式，如下：

主机数={2^主机位数（掩码中0的个数=32-网络位数）} -2

8、两台机器的IP地址如何判断是否在同一的IP段内：

   通过IP地址跟网关的“与”运算（1跟1与为1；0跟任何数与为0）。

例： A机器：192.168.1.100   255.255.255.0

   B机器：192.168.2.100   255.255.0.0

“与运算”：192.168.1.100   255.255.255.0 

     192.168.1.0（255为8个1；0跟100“与”后为0）——>“与”结果为网络ID号

     192.168.2.100   255.255.0.0

     192.168.2.100（B机器的IP地址需要跟A机器的掩码做“与”运算，因为A机器只知道B机器的IP地址，而不知道netmask地址）

    ——>“与”的结果为192.168.2.0

最终可以等处A机器个B机器不在同一个网段内。

9、公有IP地址和私有IP地址：

公有IP地址

A类

1.0.0.0到9.255.255.255

11.0.0.0到126.   255.255.255

B类

128.0.0.0到172.15.   255.255

172.32.0.0到191.   255.255.255

C类

192.0.0.0到192.167.   255.255

192.169.0.0到223.   255.255.255

私有IP地址

A类

10.0.0.0到10.   255.255.255

用CIDR表示：10.0.0.0/8

B类

172.16.0.0到172.31.   255.255

用CIDR表示：172.16.0.0/12

C类

192.168.0.0到192.168.   255.255

用CIDR表示：192.168.0.0/16

注：用CIDR表示172.16.0.0到172.31. 0.0

172.16.0.0  ——> 172.00010000.00000000. 00000000

172.17.0.0  ——> 172.00010001.00000000. 00000000

……

172.31.0.0  ——> 172.00011111.00000000. 00000000

从转换后的二进制可以得出，红色处的二进制数为前两段的高位不同二进制数，而最前面的12为（含172的8位二进制），因此进行合并后（网络号借位到主机号上，共4个二进制数），所以合成后（CIDR表示）为：172.16.0.0/12（原IP的每个范围表示为172.16.0.0/16；172.17.0.0/16……172.31.0.0/16）

10、特殊的IP地址：

0.0.0.0：不是一个真正意义上的IP地址。它表示一个集合：所有不清楚的主机和目的网络。

1.1.1.1：为广播地址。

255.255.255.255：限制广播地址。对本机来说，这个地址指本网段内(同一广播域)的所有主机

127.0.0.1～127.255.255.254：本机回环地址，主要用于测试。在传输介质上永远不应该出现目的地址为“127.0.0.1”的数据包。

224.0.0.0到239.255.255.255：组播地址，224.0.0.1特指所有主机，224.0.0.2特指所有路由器。224.0.0.5指OSPF 路由器，地址多用于一些特定的程序以及多媒体程序

169.254.x.x：如果Windows主机使用了DHCP自动分配IP地址，而又无法从DHCP服务器获取地址，系统会为主机分配这样地址。（Linux系统不会出现这样的IP地址）

11、划分子网：将大网划分成小的子网

例：大网（172.16.0.0/16）——>172.16.0000 0000.0000 0000/16

  子网：172.16.0000 0000.0000 0000/17（此红色处的原主机号二进制数被借用到当做网络号使用）

由于原主机号二进制数的0为主机号时有0和1这两种变化，所以同样当其被借用到了网络号也拥有这两种变化，如下：

子网1：172.16.0000 0000.0000 0000/17

子网2：172.16.1000 0000.0000 0000/17

因此，划分子网后的各自IP地址范围如下：

子网1：172.16.0000 0000.0000 0000/17

        172.16.0000 0000.0000 0001/17（最小地址）

        172.16.0111 1111.1111 1110/17（最大地址）

        所以IP地址范围为：172.16.0.1——172.16.127.254

子网2：172.16.1000 0000.0000 0000/17

         172.16.1000 0000.0000 0001/17（最小地址）

        172.16.1111 1111.1111 1110/17（最大地址）

        所以IP地址范围为：172.16.128.1——172.16.255.254

对比原来的大网IP地址范围：172.16.0.1——172.16.255.254，共减少了172.16.127.255（172.16.0111 1111.1111 1111）和172.16.128.0（172.16.1111 1111.0000 0000）这两个IP地址。

总结得出结论：划分子网时，当网络ID位向主机ID位借了N位，则划分子网的个数为2^N个。

         网络ID=IP地址跟子网掩码做“与”运算

例题1：将大网189.210.100.200/16划分8个子网

189.210.100.200

255.255.0.0

“与”运算：189.210.0.0（网络ID号）

所以得出划分的子网结果如下：

子网1：189.210.0000 0000.0 ——>189.210.0.0/19

子网2：189.210.0010 0000.0 ——>189.210.32.0/19

子网3：189.210.0100 0000.0 ——>189.210.64.0/19

子网4：189.210.0110 0000.0 ——>189.210.96.0/19

子网5：189.210.1000 0000.0 ——>189.210.128.0/19

子网6：189.210.1010 0000.0 ——>189.210.160.0/19

子网7：189.210.1100 0000.0 ——>189.210.192.0/19

子网8：189.210.1110 0000.0 ——>189.210.224.0/19

共减少了14个IP地址（共7个间隔，每个间隔有2个IP地址）

运算式：{(2^16)-2}-{(2^13)-2}*8=(2^16-2^16)-(2-2*8)=14

注：{(2^16)-2为原大网的主机数；{(2^13)-2}*8为每个子网的主机数*子网个数

例题2：将100.123.210.23/19 分32个子网，算出最小子网网络ID及IP范围；最大子网网络ID及IP范围。

大网：100.123.11010010.23跟255.255.11100000.0做“与”运算，得出网络ID号为100.123.1100000.0（100.123.192.0）

最小子网：100.123.1100 0000.0000 0000/24 ——> 100.123.192.0

            100.123.1100 0000.0000 0001  ——> 100.123.192.1

      100.123.1100 0000.1111 1110  ——> 100.210.192.254

最大子网：100.123.1101 1111.0000 0000 ——>100.123.223.0/24

            100.123.1101 1111.0000 0001  ——> 100.123.223.1

            100.123.1101 1111.1111 1110  ——> 100.210.223.254

12、划分超网：

如下图，8个网段共要在路由上写上8条网关记录，这样路由上较多的记录加大了路由的每次寻址工作量。这时就需要进行超网来合并一个大网，简化路由上的记录，提供效率。（注：合并成超网，前提是网段是连续的，这时就找出网络位上不共同的位数拿来当做主机位）

blob.png

220.78.168.0 ——>220.78.10101 000.0  ——>220.78.10101 000.0/21

220.78.169.0 ——>220.78.10101 001.0  ——>220.78.10101 000.0/21

220.78.170.0 ——>220.78.10101 010.0  ——>220.78.10101 000.0/21

……

220.78.175.0 ——>220.78.10101 111.0  ——>220.78.10101 000.0/21

新的子网掩码为：11111111.11111111.11111000.000000000——>255.255.240.0

综上，红色处的网络位后的三位合并到主机位上去，因此合成后的超网网络ID为220.78.168.0

 

二、基本网络配置：

1、网卡配置格式如下图：

一般包括如下内容：

主机名：DEVICE=eno16777736(Centos7)；CentOS6的主机名为eth0

IP/mask：IPADDR=10.1.10.4/NETMASK=255.255.0.0（如果是DHCP获取的话，则加上BOOTPROTO=dhcp，去掉设定的静态地址）

路由：默认网关 GATEWAY=10.1.0.1

DNS服务器：主DNS服务器；次DNS服务器；第三DNS服务器

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2、字符配置方式：

（1）静态指定:

ifcfg: ifconfig, route, netstat

ip: object {link, addr, route}, ss, tc

CentOS6：system-config-network-tui(setup)

（2）配置文件

CentOS 7:网络配置工具

nmcli, nmtui（相当于CentOS6上的setup）, nm-connection-editor

（3）动态分配：DHCP

例：在CentOS6上使用命令#system-config-network-tui进行字符界面设置网络配置

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3、如何修改网卡名称：

（1）先使用命令：#vim  /etc/udev/rules.d/70-persistent-net.rules，修改系统配置文件，修改成自定义名称

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（2）使用命令# vim /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-eth0，修改网卡的配置文件，如下图修改成与上面自定义的网卡名称一致。

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（3）命令#service network restart 重启网络服务让修改生效即可。

4、查询系统中的DNS和网关：

# cat /etc/resolv.conf 查看DNS信息

#ip route 或者 #route -n 查看网关信息

5、修改网卡的MAC地址：（该设置更改建议在物理终端上操作，以免失败可以重置）

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注：#service network restart 重启网络服务让修改生效

6、ifconfig命令：

（1）ifconfig[interface]

# ifconfig-a

# ifconfigIFACE [up|down]

（2）ifconfiginterface [aftype] options | address …

# ifconfigIFACE IP/mask [up]

# ifconfigIFACE IP netmask MASK

注意：立即生效；

（3）启用混杂模式：[-]promisc

三：网卡别名：（CentOS6）

    对虚拟主机有用；将多个IP地址绑定到一个NIC上

格式：eth0:1 ；eth0:2 ；eth0:3

blob.png

   blob.png

注：设置网卡别名必须使用静态的IP地址；如果安装的Linux系统(CentOS6)是图形界面的, 则需要关闭NetworkManager服务（#chkconfig NetworkManager off）；设置完成后，命令#service network restart

四、bonding命令（网络接口配置）：（CentOS6）

（1）bonding：就是将多块网卡绑定同一IP地址对外提供服务，可以实现高可用或者负载均衡。当然，直接给两块网卡设置同一IP地址是不可能的。通过bonding，虚拟一块网卡对外提供连接，物理网卡的被修改为相同的MAC地址。

（2）bonding的工作模式：

   Mode 0 (balance-rr)

     轮转（Round-robin）策略：从头到尾顺序的在每一个slave接口上面发送数据包。本模式提供负载均衡和容错的能力

Mode 1 (active-backup)

活动-备份（主备）策略：在绑定中，只有一个slave被激活。当且仅当活动的slave接口失败时才会激活其他slave。为了避免交换机发生混乱此时绑定的MAC地址只有一个外部端口上可见

Mode 3 (broadcast)

广播策略：在所有的slave接口上传送所有的报文。本模式提供容错能力。

（3）bonding的配置：

创建bonding设备的配置文件

    #vim /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-bond0

DEVICE=bond0

BOOTPROTO=none

BONDING_OPTS=“miimon=100 mode=0”

   #vim /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-eth0

DEVICE=eth0

BOOTPROTO=none

MASTER=bond0

SLAVE=yes

USERCTL=no

miimon是用来进行链路监测的。如果miimon=100，那么系统每100ms 监测一次链路连接状态，如果有一条线路不通就转入另一条线路

查看bond0状态：/proc/net/bonding/bond

关于bonding的详细配置请参照

/usr/share/doc/kernel-doc-version/Documentation/networking/bonding.txt

 

演示bonding的功能：模式1

（1）先准备两个网卡：

blob.png

（2）进入网卡配置文件存放目录，查看：

#cd /etc/sysconfig/network-scripts

注：该目录下是没有虚拟bonding的配置文件

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（3）创建bonding的配置文件：

#vim ifcfg-bond0

blob.png

（4）修改eth0和eth1的配置文件：（建议修改前先做个备份）

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（5）重启网络服务：

#service network restart（这时在远端登陆界面是没有响应，需要到物理终端上登陆查看生效情况）

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（6）物理终端登陆查看:

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（7）测试：

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blob.png

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blob.png

 

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原创文章，作者：Aaron_wang，如若转载，请注明出处：http://www.178linux.com/43011

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    Linux干货 2016-08-08

评论列表（1条）

  • 马哥教育
    马哥教育 2016-09-05 10:50

    有图有文，每个练习结果均有图证，看得出其中的认真程度，赞。

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