TCP/IP协议学习（网络层补充之网络号、主机号与IP地址、子网掩码）

今天看到阿里巴巴的一道题目，是关于利用主机IP与子网掩码计算网络号。

大学大三的时候曾经学过一些计算机数据通信的知识。只不过许久不用，也就忘得一干二净了。。。。哎。。。。囧！！！

基础很重要！！！不扯淡了。。。开始总结。

在此之前，我们需要先了解下五类IP地址。

在同一个物理网络上的主机的地址都有一个相同前缀，即IP地址分成两个部分：netid，hostid。其中netid代表网络地址，hostid代表这个网络上的主机地址，根据他们选择的位数的不同，可以分成A,B,C,D,E五类基本IP地址。

A类地址由1个字节的网络号与3个字节的主机号组成，即就是第一段数字的范围必须是（1~127）。其范围（1.0.0.0-126.255.255.255）用于最大型的网络，该网络的节点数可达16,777,216个。 

B类地址由2个字节的网络号与2个字节的主机号组成，即就是第一段数字的范围必须是（128~191），其范围（128.0.0.0-191.255.255.255）用于中型网络，节点数可达65,536个。  

C类地址由3个字节的网络号与1个字节的主机号组成，即就是第一段数字的范围必须是（192~223），其范围（192.0.0.0-223.255.255.255）用于256个节点以下的小型网络的单点网络通信。

D类地址并不反映网络的大小，,只是用于组播，用来指定所分配的接收组播的节点组，这个节点组由组播订阅成员组成，其范围（224.0.0.0-239.255.255.255）

E类地址，其范围（240.0.0.0-255.255.255.254）地址用于试验。

IPv4的规定，对IP地址强行定义了一些保留地址，即：“网络地址”和“广播地址”。所谓“网络地址”就是指“主机号”全为“0”的IP地址，如：192.168.0.0(C类地址)；而“广播地址”就是指“主机号”全为“255”时的IP地址，如：192.168.255.255(C类地址)。

PS：

网络ID不能以“127”作为开头，在地址中数字127保留给诊断用。如127．1．1．1用于回路测试，同时网络ID的第一个8位组也不能全置为“0”，全置“0”表示本地网络。网络ID部分全为“0”和全部为“1”的IP地址被保留使用。 

下面介绍下子网掩码的作用：

子网掩码，则是用来标识两个IP地址是否同属于一个子网。它也是一组32位长的二进制数值，其每一位上的数值代表不同含义：为“1”则代表该位是网络位；若为“0”则代表该位是主机位。和IP地址一样，人们同样使用“点式十进制”来表示子网掩码，如：255.255.0.0。

了解以上基础知识后，我们看一个概念。

CIDR（无类别域间路由选择，Classless and Subnet Address Extensions and Supernetting）与子网。

在子网中是没有“类别”的。上面提到网络分为A类、B类、C类、D类、E类。这些网络只能分为相等的几部分，如C类网络是一个24位网络地址，B类网络是一个16位网络地址，A类网络是一个8位网络地址。要突破这个瓶颈，引入了可变长度子网掩码(VLSM)来解决这个问题。

CIDR（发音为“cider”）网络地址使用网络/子网掩码的风格。此组合会告诉你这样的信息：网络部分/主机部分。
如下面的写法：

192.168.0.0/28

前面的192.168.0.0表示网络地址，后面的28表示子网掩码的前连续的28位全部是“1”，表示成2进制值如下：

11111111 11111111 11111111 11110000

对应子网掩码的十进制数如下：

255.255.255.240

则从上面的子网掩码可以看出，此子网中主机位为4位，其范围是0000~1111，转换成10进制为0~15，除去此子网中的网络地址与广播地址。

一共有14个IP地址（192.168.0.241~192.168.0.254）。

有了上面的基础，下面讨论今天看到的东西。在一个192.168.5.0/24的子网中，有一个主机的IP为192.168.5.125。确定主机的网络号与主机号。

由cider的表示风格确定出子网掩码为255.255.255.0。

转换给定的IP地址与确定出的子网掩码为二进制数：

192.168.5.125：11000000.10101000.00000101.01111101

                                        AND

255.255.255.0：11111111.  11111111.  11111111.00000000

网络号，把IP地址与子网掩码进行按位与得到如下：

11000000.10101000.00000101.00000000

转换成十进制即为：192.168.5.0

下面求主机号，先把子网掩码取反码，再遇IP地址相与。

192.168.5.125：11000000.10101000.00000101.01111101

                                     AND

0.0.0.255：          00000000.  00000000.  00000000.11111111

得到了主机号：0.0.0.125.即就是此主机号为125.