DHCP IP

管理IP位址起手式 DHCP協定細說從頭

2013-12-20
相信很多人都聽過DHCP這個名詞,相信也有不少人知道當要設定IP位址的時候就會聽到DHCP,但是到底DHCP涵蓋什麼範圍?DHCP會做哪些事情?它的原理以及發展歷史是什麼?筆者相信應該只有非常少數的人知道,因此筆者在這篇文章中就來分享一下DHCP的整體概念。

在開始介紹DHCP協定之前,一定要先對IP位址有一個全面性的了解,因為DHCP協定就是為了IP位址的管理而存在。

所以,先為各位介紹與IP相關的子網路、網路遮罩、網路位址以及主機位址等知識。

IP位址的相關知識

以下分成網路遮罩表示法、網路位址與主機位址、子網路中所能使用的IP數量、私有IP位址、Link-local位址等五個小單元來加以說明。

網路遮罩表示法

首先,必須先了解一般針對網路遮罩的寫法,例如:

 

很多讀者應該會常常看到上面這樣的表示法,如果到現在為止,經常看過上面這樣的表示法,而還不了解的話,就要好好研讀一下了。上面這樣的表示法代表網路位址是172.16.0.0,而後面的16則代表「網路遮罩的二進位表示法中,前面16個數字為1」(編按:上句原本誤寫為「最後16個數字為0」現已更正),因此上面的表示法是用來敘述這樣一個子網路環境。而如果把網路遮罩用二進位來表示的話,就是相當於下面這樣的表示方式:

 

前面16個都是1(編按:上句原本誤寫為「最後16個都是0」現已更正),若把這樣的網路遮罩轉換成10進位,也就是說,網路遮罩為255.255.0.0。

網路位址與主機位址

還有另一個要注意的基本知識,就是網路位址(Network address)與主機位址(Host address),以上面的子網路來說:

 

假設有個IP位址172.16.32.4是位於這個子網路之中,那麼網路位址就是172.16.0.0,而主機位址就是172.16.32.4,而廣播位址就是把後面主機位址的部分,在二進位的表示法中都為1,若把172.16.0.0轉成二進位表示的話,如下列所示:

 

而因為知道遮罩數目為16,所以從後面數過來16個數字都是屬於主機位址可以分配的部分,因此這個網路的廣播位址就只要把這些主機位址可分配的部分都設定為1即可,也就是:

 

轉成十進位後,就是172.16.255.255。

子網路中所能使用的IP數量

網路遮罩到底有什麼用途呢?它能表示這個網路或是子網路之中可以使用的IP位址有多少,這是最基本的用途。從上面這個例子來看,由於網路遮罩是255.255.0.0,因此由二進位來看,它就是:

 

代表在分配IP位址時,前面16個數字不能變動,只有後面16個數字能夠變動,而前面不能變動的,就是使用網路位址的部分。現在來看網路位址,在上面範例中,網路位址是172.16.0.0,轉成二進位就是:

 

而能夠分配的IP位址為:

 

轉成十進位的話,就代表可使用的IP位址範圍為172.16.0.1到172.16.255.254。所以,這個子網路中可以使用的IP數量為2的16次方減2,也就是216 _ 2 = 65534個IP位址。減去兩個的部分分別是172.16.0.0和172.16.255.255這兩個IP位址。

那為什麼這兩個要減去呢?因為172.16.0.0已經被拿來當成是這個子網路的網路位址,而172.16.255.255則是廣播位址,不能被拿來分配成一般IP位址使用。至此,讀者對於IP位址分配應該已經有初步的概念了。

私有IP位址

接下來介紹一下何謂私有IP位址(Private IP Address),以及介紹一下私有IP位址的範圍。大家都知道,目前IPv4的規格與技術已經被使用很多年,原本所設計的IP位址個數也逐漸不敷使用,當初設計IPv4時,應該很難想像到網路普及如此地迅速,而IP位址的使用量會這麼廣泛。


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