大型監(jiān)控系統(tǒng)中IP地址與子網(wǎng)掩碼的規(guī)劃

監(jiān)控系統(tǒng)中IP地址與子網(wǎng)掩碼Subnet Mask用意

　　在大型網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控中，所謂的“IP 地址(IP Address)”就像現(xiàn)實(shí)生活中每戶(hù)人家擁有的唯一通訊地址一樣，是獨(dú)一無(wú)二的。在監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)上，系統(tǒng)的傳送及接收都可以通過(guò) IP 地址進(jìn)行辨識(shí)，將數(shù)據(jù)傳送到唯一目的地址完成通訊。另外，監(jiān)控系統(tǒng)中的IP地址也與網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)類(lèi)似，在世界各地的 IP地址都必須具有一致性，才不會(huì)導(dǎo)致在設(shè)備裝置上的辨識(shí)混亂。由此可見(jiàn)，監(jiān)控系統(tǒng)中的IP地址必須依循一套標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范才能達(dá)成。

　　目前，與一般計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用相同，監(jiān)控系統(tǒng)所使用的IP地址也是第四版IP地址，即IPv4 地址。而為滿(mǎn)足使用上的需求，IETF(Internet Engineering Task Force，因特網(wǎng)工程任務(wù)組)現(xiàn)已陸續(xù)推出 IPv5及IPv6兩種類(lèi)型，其中IPv5 是提供給 Stream Protocol 實(shí)驗(yàn)協(xié)議專(zhuān)用;IPv6則是IPv4的延伸擴(kuò)充，以備地址數(shù)量不敷時(shí)使用。此外，在IPv6中，IP地址標(biāo)頭格式也提供靈活的動(dòng)態(tài)字段設(shè)定，而此方式就是給DVR、NVR等儲(chǔ)存裝置一個(gè)可辨識(shí)聯(lián)機(jī)的地址 。

　　在監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用中，IP 地址可分為兩部分，前半部分是網(wǎng)絡(luò)地址，后半部分是設(shè)備在網(wǎng)絡(luò)中的位置。監(jiān)控設(shè)備的IP一般是用前半部分做為辨識(shí)，后半部分則為數(shù)據(jù)包選擇路徑。而監(jiān)控主機(jī)在數(shù)據(jù)包到達(dá)目的網(wǎng)絡(luò)后，用來(lái)完成最后的傳送。一個(gè)大型監(jiān)控系統(tǒng)在分配到一組網(wǎng)絡(luò)地址后，管理者必須負(fù)責(zé)管理整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的主機(jī)地址。此時(shí)，管理者一般可以將整個(gè)大網(wǎng)絡(luò)劃分為數(shù)個(gè)分散較小的網(wǎng)絡(luò)，這些較小的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)，就叫做“子網(wǎng)(subnet)”。子網(wǎng)的基本原理是利用移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)地址和主機(jī)地址位間的“分隔線(xiàn)”來(lái)產(chǎn)生新的網(wǎng)絡(luò)，但減少了每一個(gè)網(wǎng)絡(luò)可有主機(jī)的數(shù)目。需要說(shuō)明的是，子網(wǎng)只有監(jiān)控系統(tǒng)本身知道，而對(duì)于監(jiān)控系統(tǒng)中因特網(wǎng)上的其它內(nèi)外網(wǎng)絡(luò)而言，并不在意監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中有幾個(gè)子網(wǎng)，因?yàn)檎麄€(gè)32位的IP地址仍然是被當(dāng)作標(biāo)準(zhǔn)的地址來(lái)解讀。當(dāng)數(shù)據(jù)報(bào)進(jìn)入某局域網(wǎng)絡(luò)時(shí)，我們用一個(gè)所謂的“子網(wǎng)掩碼(Subnet Mask)”來(lái)達(dá)到處理子網(wǎng)目的。例如此時(shí)掩碼mask 中的某位是1 ，則對(duì)應(yīng)IP 地址中的位，就是網(wǎng)絡(luò)位。如果子網(wǎng)掩碼對(duì)應(yīng)IP地址是 0，則可判定這是一個(gè)監(jiān)控主機(jī)的地址。

　　IP地址與子網(wǎng)掩碼Subnet Mask內(nèi)容為何

　　在大型監(jiān)控項(xiàng)目中，工程人員必須在事先了解IP地址與子網(wǎng)掩碼以及IP地址與網(wǎng)絡(luò)分類(lèi)的基本內(nèi)容后，方可開(kāi)始進(jìn)行所謂的IP規(guī)劃。 事實(shí)上，視頻監(jiān)控項(xiàng)目中的IP地址與子網(wǎng)掩碼subnet mask的規(guī)劃及定義與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)并無(wú)區(qū)別。首先，眾所周知，不同的物理網(wǎng)絡(luò)技術(shù)有不同的編址方式，不同網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)中的主機(jī)有不同的網(wǎng)絡(luò)地址。網(wǎng)絡(luò)之間網(wǎng)技術(shù)是將不同物理網(wǎng)絡(luò)技術(shù)統(tǒng)一起來(lái)的高層軟件技術(shù)，它采用一種全局通用的地址格式，為全網(wǎng)的每一網(wǎng)絡(luò)和每一主機(jī)都分配一個(gè)網(wǎng)間地址，以此屏蔽物理網(wǎng)絡(luò)地址的差異。IP協(xié)議提供一種全網(wǎng)絡(luò)間網(wǎng)通用的地址格式，并在統(tǒng)一管理下進(jìn)行IP地址分配，以保證每一個(gè)地址對(duì)應(yīng)一臺(tái)網(wǎng)絡(luò)之間網(wǎng)主機(jī)(包括路由器在內(nèi))，這樣物理地址的差異被IP層所屏蔽。IP層所用到的地址叫做網(wǎng)間網(wǎng)地址，又叫IP地址。它由網(wǎng)絡(luò)號(hào)和主機(jī)號(hào)兩部分組成，統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的所有設(shè)備使用相同的網(wǎng)絡(luò)號(hào)是非常重要的。接下來(lái)了解一下這些規(guī)則及定義內(nèi)容。

　　監(jiān)控系統(tǒng)IP地址如何定義

　　IPv4 地址是由 32 位元所組成，一般以 8 位為單位octet將32位分成四部分，彼此間做區(qū)隔，例"100100011.00001110.01001000.00011100"，此即為“加點(diǎn)二進(jìn)制表示法(dotted binary notation)”，由于二進(jìn)制表示法太長(zhǎng)不易記憶，故通常使用十進(jìn)制來(lái)表示，上述的二進(jìn)制 IP 地址即可表示成 "163.14.75.28"，此即為“加點(diǎn)十進(jìn)制表示法(dotted decimal notation)”。由于每一部分均由 8 位所組成，故每個(gè)十進(jìn)制值均介于 0 ~ 255 之間。IP 地址主要分為兩部分：網(wǎng)絡(luò)位(Network bits)和主機(jī)位(Host bits)。網(wǎng)絡(luò)位主要是用來(lái)辨識(shí)其 IP 地址是屬于哪一個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，而主機(jī)位則是用來(lái)辨識(shí)其 IP 地址在其所屬的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中是屬于哪一臺(tái)監(jiān)控主機(jī)。在網(wǎng)絡(luò)上連接的所有監(jiān)控設(shè)備，從服務(wù)器到監(jiān)控PC工作站都必以獨(dú)立的身份出現(xiàn)。為了實(shí)現(xiàn)各主機(jī)間的通信，每臺(tái)主機(jī)都必須有一個(gè)唯一的網(wǎng)絡(luò)地址。所以在網(wǎng)絡(luò)中，網(wǎng)絡(luò)地址唯一地標(biāo)識(shí)一臺(tái)設(shè)備機(jī)器。

　　現(xiàn)在的大型監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)可能是由幾千甚至幾萬(wàn)臺(tái)攝像機(jī)或PC服務(wù)器或DVR/NVR互相連接而成的。而要確認(rèn)網(wǎng)絡(luò)上的每一臺(tái)攝像機(jī)或DVR、NVR，靠的就是能唯一標(biāo)識(shí)該設(shè)備的IP地址。

　　監(jiān)控系統(tǒng)IP地址如何分類(lèi)規(guī)劃

　　IP地址可確認(rèn)同一網(wǎng)絡(luò)中的任何一個(gè)網(wǎng)絡(luò)或監(jiān)控設(shè)備，而要識(shí)別其它網(wǎng)絡(luò)或其中的設(shè)備，則是根據(jù)這些IP地址的分類(lèi)來(lái)確定的。按節(jié)點(diǎn)監(jiān)控設(shè)備所在網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的大小，一般將IP地址分為A、B、C三類(lèi)(默認(rèn)的網(wǎng)絡(luò)屏蔽是根據(jù)IP地址中的第一個(gè)字段確定的，如圖1所示)。

　　A類(lèi)IP地址

　　A類(lèi)地址的表示范圍為：1.0.0.1~126.255.255.255，默認(rèn)子網(wǎng)掩碼為：255.0.0.0;A類(lèi)地址大部分分配給規(guī)模較大的網(wǎng)絡(luò)使用。A類(lèi)網(wǎng)絡(luò)用第一組數(shù)字表示網(wǎng)絡(luò)本身的地址，后面三組數(shù)字作為連接于網(wǎng)絡(luò)上的設(shè)備的地址。分配給具有大型監(jiān)控系統(tǒng)主機(jī)而局域網(wǎng)絡(luò)個(gè)數(shù)較少的大型網(wǎng)絡(luò)。例如私人大型的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。例如：

　　127.0.0.0到127.255.255.255是保留地址，用做循環(huán)測(cè)試用的。

　　0.0.0.0到0.255.255.255也是保留地址，用做表示所有的IP地址。

　　一個(gè)A類(lèi)IP地址由1字節(jié)(每個(gè)字節(jié)是8位)的網(wǎng)絡(luò)地址和3個(gè)字節(jié)設(shè)備地址組成，網(wǎng)絡(luò)地址的最高位必須是“0”，即第一段數(shù)字范圍為1～127。每個(gè)A類(lèi)地址理論上可連接16777214256×256×2256臺(tái)設(shè)備，網(wǎng)絡(luò)有126個(gè)可用的A類(lèi)地址，這一類(lèi)地址適用于大型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的。

　　B類(lèi)IP地址

　　B類(lèi)地址的表示范圍為：128.0.0.1~191.255.255.255，默認(rèn)子網(wǎng)掩碼為：255.255.0.0;B類(lèi)地址一般分配給中型網(wǎng)絡(luò)使用。B類(lèi)網(wǎng)絡(luò)用第一、二組數(shù)字表示網(wǎng)絡(luò)的地址，后面兩組數(shù)字代表網(wǎng)絡(luò)上的主機(jī)地址。例如：

　　169.254.0.0到169.254.255.255是保留地址。如果你的IP地址是自動(dòng)獲取IP地址，而你在網(wǎng)絡(luò)上又沒(méi)有找到可用的DHCP服務(wù)器，這時(shí)你將會(huì)從169.254.0.0到169.254.255.255中臨時(shí)獲得一個(gè)IP地址。一個(gè)B類(lèi)IP地址由2個(gè)字節(jié)的網(wǎng)絡(luò)地址和2個(gè)字節(jié)的主機(jī)地址組成，網(wǎng)絡(luò)地址的最高位必須是“10”，即第一段數(shù)字范圍為128～191。每個(gè)B類(lèi)地址可連接65534(2^16)臺(tái)設(shè)備，網(wǎng)絡(luò)則可以有16383(2^14-1)個(gè)B類(lèi)地址(因?yàn)锽類(lèi)網(wǎng)絡(luò)地址128.0.0.0是不指派的)。

　　C類(lèi)IP地址

　　C類(lèi)地址的表示范圍為：192.0.0.1~223.255.255.255，默認(rèn)子網(wǎng)掩碼為：255.255.255.0;C類(lèi)地址大部份分配給小型網(wǎng)絡(luò)，如一般的局域網(wǎng)，它可連接的設(shè)備數(shù)量是最少的，采用把所屬的用戶(hù)分為若干的網(wǎng)段進(jìn)行管理。C類(lèi)網(wǎng)絡(luò)用前三組數(shù)字表示網(wǎng)絡(luò)的地址，最后一組數(shù)字作為網(wǎng)絡(luò)上的主機(jī)地址。一個(gè)C類(lèi)地址是由3個(gè)字節(jié)的網(wǎng)絡(luò)地址和1個(gè)字節(jié)的主機(jī)地址組成，網(wǎng)絡(luò)地址的最高位必須是“110”，即第一段數(shù)字范圍為192～223。每個(gè)C類(lèi)地址可連接254臺(tái)設(shè)備，網(wǎng)絡(luò)上則可以有2097152個(gè)C類(lèi)地址段532676608個(gè)地址。

　　特別說(shuō)明的是RFC 1918留出了3塊IP地址空間(1個(gè)A類(lèi)地址段，16個(gè)B類(lèi)地址段，256個(gè)C類(lèi)地址段)作為私有的內(nèi)部使用的地址。在這個(gè)范圍內(nèi)的IP地址不能被路由到因特網(wǎng)骨干網(wǎng)上，一旦出現(xiàn)，網(wǎng)絡(luò)路由器將會(huì)自動(dòng)排除該私有地址使用。在IP地址類(lèi)別屬于RFC 1918內(nèi)部不可規(guī)劃在路由上的私人私有地址范圍為：

　　A類(lèi)由10.0.0.0到10.255.255.255;

　　B類(lèi)由172.16.0.0到172.31.255.255;

　 C類(lèi)由192.168.0.0到192.168.255.255。

　　在使用私有地址將網(wǎng)絡(luò)連至因特網(wǎng)上，需要將私有地址轉(zhuǎn)換為公有地址。這個(gè)轉(zhuǎn)換過(guò)程，一般稱(chēng)為網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換(Network Address Translation，NAT)，在大型監(jiān)控系統(tǒng)通常都使用路由器來(lái)執(zhí)行NAT轉(zhuǎn)換，以便利大量監(jiān)控使用私有IP地址的方式。

　　事實(shí)上，IP網(wǎng)絡(luò)地址還存在著D類(lèi)地址和E類(lèi)兩種地址規(guī)劃方式。但這兩類(lèi)地址用途比較特殊，在這里筆者也只是整理簡(jiǎn)單介紹一下：D類(lèi)地址不分網(wǎng)絡(luò)地址和主機(jī)地址，它的第1個(gè)字節(jié)的前四位固定為1110。D類(lèi)地址范圍：224.0.0.1到239.255.255.254 。D類(lèi)地址用于多點(diǎn)播送。D類(lèi)地址稱(chēng)為廣播地址，供特殊協(xié)議向選定的節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息時(shí)用。而E類(lèi)地址規(guī)則是保留給將來(lái)使用。

　　凡是連接到監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)上的每臺(tái)設(shè)備，不論其IP地址屬于哪一類(lèi)，都與網(wǎng)絡(luò)中的其它設(shè)備或主機(jī)服務(wù)器的地位平等。因?yàn)橹挥蠭P地址才是區(qū)別主機(jī)或攝像機(jī)設(shè)備的唯一標(biāo)識(shí)，所以以上IP地址的分類(lèi)只適用于網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)分類(lèi)。在網(wǎng)絡(luò)中，一臺(tái)主機(jī)服務(wù)器或NVR可以有一個(gè)或多個(gè)IP地址，就像一個(gè)人可以有多個(gè)通信地址一樣，但兩臺(tái)或多臺(tái)服務(wù)器或NVR、攝像機(jī)卻不能共享一個(gè)IP地址。如果有兩臺(tái)計(jì)算機(jī)的IP地址相同，則會(huì)引發(fā)網(wǎng)絡(luò)IP沖撞等異?，F(xiàn)象，無(wú)論哪種設(shè)備都將無(wú)法正常工作。

監(jiān)控系統(tǒng)子網(wǎng)掩碼如何分類(lèi)規(guī)劃

　　子網(wǎng)掩碼(Subnet Mask)是32位二進(jìn)制數(shù)，它的子網(wǎng)主機(jī)標(biāo)誤用部分為全“0”。利用子網(wǎng)掩碼可以判斷兩臺(tái)設(shè)備是否在同一子網(wǎng)中。若兩臺(tái)設(shè)備的IP地址分別與它們的子網(wǎng)掩碼相“與”后的結(jié)果相同，則說(shuō)明這臺(tái)設(shè)備在同一子網(wǎng)中。一般來(lái)說(shuō)，若監(jiān)控系統(tǒng)不連上外網(wǎng)的因特網(wǎng)，那一定不會(huì)煩惱IP地址的問(wèn)題，因?yàn)樵趦?nèi)網(wǎng)的架構(gòu)下，可以任意使用所有的IP地址，不管是A類(lèi)還是B類(lèi)，這個(gè)時(shí)候不會(huì)想到要用子網(wǎng)，但若是系統(tǒng)必須跨因特網(wǎng)或不同網(wǎng)段，那IP地址數(shù)量規(guī)劃工作便彌足珍貴了，目前全球一陣網(wǎng)絡(luò)熱潮后，IP地址已經(jīng)少到不能再少了，而所申請(qǐng)的IP地址目前也趨飽和,而且只有經(jīng)申請(qǐng)的IP地址能在因特網(wǎng)g上使用，但對(duì)某些需求只能申請(qǐng)到一個(gè)C類(lèi)的IP地址,但又有多個(gè)跨網(wǎng)際監(jiān)控點(diǎn)需要使用，那這時(shí)便需要使用到子網(wǎng),這就需要考慮子網(wǎng)的劃分，以下便簡(jiǎn)單介紹一下子網(wǎng)的原理及如何規(guī)劃。

　　子網(wǎng)掩碼(Subnet Mask)設(shè)定任何網(wǎng)絡(luò)上的任何設(shè)備，不管是服務(wù)器主機(jī)、PC還是攝像機(jī)、DVR、NVR、路由器等皆需要設(shè)定IP地址，而跟隨著IP地址的是所謂的子網(wǎng)掩碼(NetMask,Subnet Mask),這個(gè)子網(wǎng)掩碼主要的目的是由IP地址中也能獲得網(wǎng)絡(luò)編碼，也就是說(shuō)IP地址和子網(wǎng)掩碼合作而得到網(wǎng)絡(luò)編碼，如下所示：

　　如IP地址192.10.10.6 11000000.00001010.00001010.00000110，那子網(wǎng)掩碼255.255.255.0 11111111.11111111.11111111.00000000又如Network Number網(wǎng)絡(luò)號(hào)為192.10.10.0 11000000.00001010.00001010.00000000，子網(wǎng)掩碼有所謂的默認(rèn)值，如下所示 IP地址范圍(子網(wǎng)掩碼)：

　　A 1.0.0.0-126.255.255.255 255.0.0.0;

　　B 128.0.0.0-191.255.255.255 255.255.0.0;

　　C 192.0.0.0-223.255.255.255 255.255.255.0。

　　在預(yù)設(shè)的子網(wǎng)掩碼(Net Mask)都只有255的值,在談到子網(wǎng)掩碼(Subnet Mask)時(shí)這個(gè)值便不一定是255。在完整一組C類(lèi)地址中如203.67.10.0-203.67.10.255 子網(wǎng)掩碼255.255.255.0,203.67.10.0稱(chēng)之網(wǎng)絡(luò)編碼(Network Number，將IP 地址和子網(wǎng)掩碼作和)，而203.67.10.255是廣播的IP地址，所以這兩者皆不能使用,實(shí)際只能使用203.67.10.1–203.67.10.254等254個(gè)IP地址，這是以255.255.255.0作子網(wǎng)掩碼的結(jié)果，而所謂Subnet Msk尚可將整組C類(lèi)地址分成數(shù)組網(wǎng)絡(luò)編碼，這要在子網(wǎng)掩碼上作手腳，若是要將整組C類(lèi)地址分成2個(gè)網(wǎng)絡(luò)編碼那子網(wǎng)掩碼設(shè)定為255.255.255.128,若是要將整組C類(lèi)分成8組網(wǎng)絡(luò)編碼則子網(wǎng)掩碼要為255.255.255.224,這是怎么來(lái)的，由以上知道網(wǎng)絡(luò)編碼是由IP地址和子網(wǎng)掩碼作AND而來(lái)的,而且將子網(wǎng)掩碼以二進(jìn)制表示法知道是1的會(huì)保留，而為0的去掉。其它的子網(wǎng)掩碼所分成的網(wǎng)絡(luò)編碼可自行以上述方法自行推演出來(lái)。子網(wǎng)作用

　　使用子網(wǎng)是要解決只有一組C類(lèi)地址但需要數(shù)個(gè)網(wǎng)絡(luò)編碼的問(wèn)題,幷不是解決IP地址不夠用的問(wèn)題，因?yàn)槭褂米泳W(wǎng)反而能使用的IP地址會(huì)變少,子網(wǎng)通常是使用在跨地域的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)之中，兩者之間使用路由器連線(xiàn),同時(shí)也上Internet,但只申請(qǐng)到一組C 類(lèi)IP地址，過(guò)路由又需不同的網(wǎng)絡(luò),所以此時(shí)就必須使用到子網(wǎng)，當(dāng)然二網(wǎng)絡(luò)間也可以遠(yuǎn)程橋接(Remote Bridge)連接，那便沒(méi)有使用子網(wǎng)的問(wèn)題。

　　大型監(jiān)控的IP與子網(wǎng)掩碼的重要性

　　在監(jiān)控系統(tǒng)中，IP地址與子網(wǎng)TCP/IP網(wǎng)絡(luò)間的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)產(chǎn)生于大型網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)環(huán)境中，它能發(fā)展到今天的規(guī)模是為當(dāng)初設(shè)計(jì)者們始料未及的。網(wǎng)絡(luò)間IP與子網(wǎng)規(guī)模的迅速擴(kuò)展對(duì)IP地址模式的威脅并不是它不能保證大型監(jiān)控主機(jī)地址的唯一性與運(yùn)行，而是會(huì)帶來(lái)兩方面的負(fù)擔(dān)：第一，巨大的網(wǎng)絡(luò)地址管理開(kāi)銷(xiāo);第二，路由器的尋徑量急劇膨脹。其中第二點(diǎn)尤為突出，尋徑表的膨脹不僅會(huì)降低路由器效率更可能增加網(wǎng)絡(luò)外部負(fù)擔(dān)，這是做大型監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)IP與子網(wǎng)掩碼規(guī)劃最重要的。