IP地址分類與子網掩碼有關計算

一、IP 地址

 

1 、 IP 地址基本概念  

IP 地址在網路層將不同的物理網路地址統一到了全球唯一的 IP 地址上（遮蔽物理網路差異），是唯一標識網際網路上計算機的邏輯地址（相當於手機號碼，可以透過唯一的手機號碼找到手機），所以 IP 地址也被稱為網際網路地址（可見其重要性）。

 

2 、 IP 地址格式  

我們目前常用的IPv4 中規定， IP 地址長度為 32 位二進位制，在表示時，一般將 32 位地址拆分為 4 個 8 位二進位制，再轉為 4 個十進位制數表示，每個數字之間用點隔開，如 127.0.0.1 （ localhost ），這種描述方式被稱為“點 - 數表示法”。  

IP 地址層次：分為網路號和主機號兩個層次。網路號表示主機所屬網路，主機號表示主機本身。網路號與主機號的位數與 IP 地址分類有關。

 

3 、 IP 地址分配  

IP 地址分配的基本原則是：要為同一網路（子網、網段）內不同主機分配相同的網路號，不同的主機號。

 

4 、 IP 地址常見分類  

 

A 類 IP 地址  

一個A 類 IP 地址由 1 位元組的網路地址和 3 位元組主機地址組成，網路地址的最高位必須是“ 0 ”， 地址範圍從 1.0.0.0 到 126.0.0.0 。可用的 A 類網路有 126 個，每個網路能容納 1 億多個主機。

 

B 類 IP 地址  

一個B 類 IP 地址由 2 個位元組的網路地址和 2 個位元組的主機地址組成，網路地址的最高位必須是“ 10 ”，地址範圍從 128.0.0.0 到 191.255.255.255 。可用的 B 類網路有 16382 個，每個網路能容納 6 萬多個主機 。

 

C 類 IP 地址  

一個C 類 IP 地址由 3 位元組的網路地址和 1 位元組的主機地址組成，網路地址的最高位必須是“ 110 ”。範圍從 192.0.0.0 到 223.255.255.255 。 C 類網路可達 209 萬餘個，每個網路能容納 254 個主機。

 

D 類地址用於多點廣播（ Multicast ）。  

D 類 IP 地址第一個位元組以“ 1110 ”開始，它是一個專門保留的地址。它並不指向特定的網路，目前這一類地址被用在多點廣播（ Multicast ）中。多點廣播地址用來一次定址一組計算機，它標識共享同一協議的一組計算機。

 

E 類 IP 地址  

以“ llll0 ”開始，為將來使用保留。

 

5 、特殊的 IP 地址

 

** 受限的廣播地址： **32 位全“ 1 ”的 IP 地址，只能做目的地址，用於向本網內部所有主機傳送資料包（路由器拒絕向外網傳送廣播，隔離資料包在本網內）。

 

直接廣播地址：網路號全“ 1 ”，只能作目的地址，用於向目標網內所有主機傳送資料包（路由器接受向外網轉發資料包，意為廣播在全網有效），如 C 類 IP 所有主機 255.255.255. 主機號、 B 類 IP 所有主機 255.255. 主機號。

 

** 本網路本主機地址： **32 位全零的 IP 地址對應於當前主機，只能做源地址。

 

本網特定主機地址：網路號全零的IP 地址表示本網路內的特定主機（路由器拒絕目的地址為本網特定主機的資料包，意為只能向本網內特定主機傳送資料包），只能做目的地址。

 

環回地址就是網路ID 為 127 的 IP 地址，用於一臺主機的客戶端與伺服器端透過 TCP\IP 進行通訊或者本機程式間通訊，一般在自己的主機上進行軟體開發測試時候會用到的 localhost(127.0.0.1) 就是環回地址。

 

在IP 地址 3 種主要型別裡，各保留了 3 個區域作為私有地址，其地址範圍如下：  

A 類地址： 10.0.0.0 ～ 10.255.255.255 

B 類地址： 172.16.0.0 ～ 172.31.255.255 

C 類地址： 192.168.0.0 ～ 192.168.255.255

 

二、子網掩碼 

 

子網掩碼 又叫網路掩碼、地址掩碼

上面我們說到IP 地址分為網路號與主機號，但是路由如何區分網路號與主機號呢？就需要透過子網掩碼。子網掩碼必須與 IP 地址結合使用， A 、 B 、 C 類的子網掩碼分別為 255.0.0.0 ， 255.255.0.0 與 255.255.255.0 （網路號位元組為 255 ，主機號位元組為 0 ）。

 

也就是說給你一個IP 地址，那麼怎麼知道它的網路號和主機號各是多少位呢？

 

如果不指定，就不知道哪些位是網路號、哪些是主機號，這就需要透過子網掩碼來實現

 

子網掩碼的重要作用：就是將某個IP 地址劃分成網路地址和主機地址兩部分。

 

子網掩碼的位數就是網路的位數。A 類網路的網路位數是 8 位，子網掩碼就是 255.0.0.0 ， B 類網路的網路位數是 16 位，子網掩碼是 255.255.0.0 ， C 類是 24 位， 255.255.255.0 。

 

以C 類 IP 地址 192.168.1.2 為例使用子網掩碼劃分網路號與主機號。

 

 

 

當然，在計算主機號時，可不用取反子網掩碼二進位制，直接令其與IP 地址異或即可。

 

例1 不同子網下的主機能否直接通訊（是否在同一網路 / 段下）

 

假設兩個IP 地址分別是 172.20.0.18 和 172.20.1.16 ，子網掩碼都是 255.255.255.0 。

 

我們可以知道兩者的網路標識分別是172.20.0 和 172.20.1 ，無法直接通訊，也就無法 PING 通。要想能相互通訊，需要將子網掩碼改成 255.255.0.0

 

例2  如何理解 172.20.1.0/26

 

上文中的26 代表主機 ID 的掩碼地址長度，從前往後有 26 位，即子網掩碼的地址是 255.255.255.192 。

 

子網掩碼還可以用來將網路劃分為更小的子網，將IP 的兩極結構擴充成三級結構，節約地址空間，減輕路由器負擔。

 

子網掩碼的劃分

 

如果要將一個網路劃分為多個子網，如何確定子網掩碼？步驟如下：

 

第一步：將要劃分的子網數目轉換為2 的 m 次方。如果不是恰好是 2 的多少次方，則按照取大原則。

 

第二步：將上一步確定的冪m 按照高序佔用主機地址前 m 位，再轉化為十進位制。如 m 為 3 ，表示主機位中有 3 位被劃分為網路標識號佔用，因網路標識號都為 1 ，故如是 C 類地址，主機號對應的位元組變為 11100000 ，轉化為十進位制後為 224 ，故子網掩碼為 255.255.255.224 ，如果是 B 類網路，則子網掩碼為 255.255.224.0 。

 

閘道器

 

閘道器（Gateway ）又稱網間聯結器，就是一個網路連線到另一個網路的“關口”。

 

 

 

閘道器實質上是一個網路通向其他網路的IP 地址。比如有網路 A 和網路 B ，網路 A 的 IP 地址範圍為“ 192.168.1.1~192. 168.1.254 ”，子網掩碼為 255.255.255.0 ；網路 B 的 IP 地址範圍為“ 192.168.2.1~192.168.2.254 ”，子網掩碼為 255.255.255.0 。在沒有路由器的情況下，兩個網路之間是不能進行 TCP/IP 通訊的，即使是兩個網路連線在同一臺交換機 ( 或集線器 ) 上， TCP/IP 協議也會根據子網掩碼 (255.255.255.0) 判定兩個網路中的主機處在不同的網路裡。而要實現這兩個網路之間的通訊，則必須透過閘道器。如果網路 A 中的主機發現資料包的目的主機不在本地網路中，就把資料包轉發給它自己的閘道器，再由閘道器轉發給網路 B 的閘道器，網路 B 的閘道器再轉發給網路 B 的某個主機 ( 如附圖所示 ) 。網路 B 向網路 A 轉發資料包的過程。

 

　　所以說，只有設定好閘道器的IP 地址， TCP/IP 協議才能實現不同網路之間的相互通訊。那麼這個 IP 地址是哪臺機器的 IP 地址呢？閘道器的 IP 地址是具有路由功能的裝置的 IP 地址，具有路由功能的裝置有路由器、啟用了路由協議的伺服器 ( 實質上相當於一臺路由器 ) 、代理伺服器 ( 也相當於一臺路由器 ) 。

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