2.2.2 IP协议与地址规划（IPv4/IPv6、子网划分）

2. IP协议与地址规划（IPv4/IPv6、子网划分）#

导语
- 本节围绕IPv4/IPv6地址规划、子网划分、基础诊断展开，提供可执行命令、计算示例与排错练习。

IP协议核心概念（含原理草图）
- 网络层提供无连接、尽力而为的包转发
- 通过源/目的IP进行寻址与路由
- IPv4与IPv6头部字段差异影响分片、转发与诊断

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IPv4地址分类与规划
- 私有地址：10.0.0.0/8、172.16.0.0/12、192.168.0.0/16
- 保留地址：0.0.0.0、127.0.0.0/8、169.254.0.0/16、广播地址
- CIDR：如/24代表网络位24、主机位8
- 规划原则：按业务/环境/地域分段，预留扩展与路由聚合

子网划分与计算要点（含示例）
- 网络地址=IP & 子网掩码
- 主机数=2^(主机位)-2（IPv4）
- 广播地址=网络地址+主机位全1

示例：将192.168.10.0/24划为4个子网
- 借2位 -> /26
- 子网范围：
- 192.168.10.0/26（1-62，广播63）
- 192.168.10.64/26（65-126，广播127）
- 192.168.10.128/26（129-190，广播191）
- 192.168.10.192/26（193-254，广播255）

IPv6基础
- 128位地址，十六进制冒号表示，支持零压缩
- 地址类型：单播、组播、任播
- 常用前缀：2000::/3、FE80::/10、FC00::/7
- 子网常用/64；无广播，依赖NDP

地址规划实践（表格与命名）
- 规划表字段：网段/网关/用途/VLAN/DHCP范围/静态保留
- 命名建议：业务-环境-区域-网段（如：pay-prod-bj-10.20.0.0/24）

工具安装与使用
- 安装ipcalc（RHEL/CentOS）

sudo yum install -y ipcalc
  • 安装ipcalc（Ubuntu/Debian）
sudo apt-get update && sudo apt-get install -y ipcalc

子网计算命令示例

# 计算192.168.10.66/26的网络信息
ipcalc 192.168.10.66/26

# 预期关键输出（示例）：
# Network:   192.168.10.64/26
# Broadcast: 192.168.10.127
# HostMin:   192.168.10.65
# HostMax:   192.168.10.126
# Hosts/Net: 62

Linux配置示例（IPv4/IPv6）
- 临时配置（重启失效）

# IPv4
sudo ip addr add 192.168.10.66/26 dev eth0
sudo ip route add default via 192.168.10.65

# IPv6
sudo ip -6 addr add 2001:db8:10::66/64 dev eth0
sudo ip -6 route add default via 2001:db8:10::1
  • 查看与验证
ip addr show dev eth0
ip route
ip -6 route
ping -c 2 192.168.10.65
ping -6 -c 2 2001:db8:10::1

排错清单（含命令）
- 地址冲突（ARP异常）

# 查看ARP表是否出现同一IP对应多个MAC
ip neigh show | grep 192.168.10.66
  • 掩码错误（跨网段不可达）
# 比对本机与对端子网是否一致
ip addr show dev eth0
  • 路由缺失
# 默认路由是否存在
ip route | grep default
  • IPv6不可达（RA/默认路由缺失）
# 检查是否收到路由通告和默认路由
ip -6 route | grep default

练习与实践
1. 将10.10.0.0/16划分为8个子网，写出每个子网的网络地址与广播地址。
2. 使用ipcalc验证你计算的结果。
3. 配置两台主机同一子网并互ping，再将其中一台掩码改错，观察现象并恢复。
4. 配置IPv6地址与默认路由，验证ping -6可达网关。