IP协议模型之一IP地址及子网

一、IP的寻址规则 

1、网络寻址规则 

A、 网络地址必须唯一。

B、 网络标识不能以数字127开头。在A类地址中，数字127保留给内部回送函数。 

C、 网络标识的第一个字节不能为255。数字255作为广播地址。 

D、 网络标识的第一个字节不能为“0”，“0”表示该地址是本地主机，不能传送。 

2、主机寻址规则 

A、主机标识在同一网络内必须是唯一的。 

B、主机标识的各个位不能都为“1”，如果所有位都为“1”，则该机地址是广播地址，而非主机的地址。 

C、主机标识的各个位不能都为“0”，如果各个位都为“0”，则表示“只有这个网络”，而这个网络上没有任何主机。 

3、IP地址类型：

现在的IP网络使用32位地址，以点分十进制表示，如172.16.0.0。地址格式为：IP地址=网络地址＋主机地址或 IP地址=主机地址＋子网地址＋主机地址。 

IP地址类型 ：最初设计互联网络时，为了便于寻址以及层次化构造网络，每个IP地址包括两个标识码（ID），即网络ID和主机ID。同一个物理网络上的所有主机都使用同一个网络ID，网络上的一个主机（包括网络上工作站，服务器和路由器等）有一个主机ID与其对应。IP地址根据网络ID的不同分为5种类型，A类地址、B类地址、C类地址、D类地址和E类地址。 

1． A类IP地址： 一个A类IP地址由1字节的网络地址和3字节主机地址组成，网络地址的最高位必须是“0”，地址范围从1.0.0.0 到126.0.0.0。可用的A类网络有126个，每个网络能容纳1亿多个主机。 注意，数字0和 127不作为A类地址，数字127保留给内部回送函数，而数字0则表示该地址是本地宿主机，不能传送。

2． B类IP地址 ：一个B类IP地址由2个字节的网络地址和2个字节的主机地址组成，网络地址的最高位必须是“10”，地址范围从128.0.0.0到191.255.255.255。可用的B类网络有16382个，每个网络能容纳6万多个主机。

3． C类IP地址 ：一个C类IP地址由3字节的网络地址和1字节的主机地址组成，网络地址的最高位必须是“110”。范围从192.0.0.0到223.255.255.255。C类网络可达209万余个，每个网络能容纳254个主机。 

4． D类地址用于多点广播（Multicast）。 D类IP地址第一个字节以“lll0”开始，它是一个专门保留的地址。它并不指向特定的网络，目前这一类地址被用在多点广播（Multicast）中。多点广播地址用来一次寻址一组计算机，它标识共享同一协议的一组计算机。 

5． E类IP地址 ：以“llll0”开始，为将来使用保留。 全零（“0．0．0．0”）地址对应于当前主机。全“1”的IP地址（“255．255．255．255”）是当前子网的广播地址。 

二、子网寻址与子网掩码 

（一）  子网寻址 

现在所有的主机都要求支持子网编址（RFC 950 [Mogul and Postel 1985]）。不是把I P地址看成由单纯的一个网络号和一个主机号组成，而是把主机号再分成一个子网号和一个主机号。 这样做的原因是因为A类和B类地址为主机号分配了太多的空间，可分别容纳的主机数为 224-2和216-2。事实上，在一个网络中人们并不安排这么多的主机。例如，这里有一个 B类网络地址（1 4 0 . 2 5 2），在剩下的16 bit中，8 bit用于子网号，8 bit用于主机号，格式如图所示。这样就允许有2 5 4个子网，每个子网可以有2 5 4台主机。 

许多管理员采用自然的划分方法，即把 B类地址中留给主机的16bit中的前8 bit作为子网 地址，后8 b i t作为主机号。这样用点分十进制方法表示的 I P地址就可以比较容易确定子网号。但是，并不要求A类或B类地址的子网划分都要以字节为划分界限。大多数的子网例子都是B类地址。其实，子网还可用于 C类地址，只是它可用的比特数较少而已。很少出现A类地址的子网例子是因为 A类地址本身就很少（但是，大多数 A类地址都是进行子网划分的）。 子网对外部路由器来说隐藏了内部网络组织（一个校园或公司内部）的细节。 

（二）子网掩码 

1.子网掩码的概念 ：子网掩码是一个32位地址，用于屏蔽IP地址的一部分以区别网络标识和主机标识，并说明该IP地址是在局域网上，还是在远程网上。

 2.确定子网掩码数 

用于子网掩码的位数决定于可能的子网数目和每个子网的主机数目。在定义子网掩码前，必须弄清楚本来使用的子网数和主机数目。 

定义子网掩码的步骤为： 

A、确定哪些组地址归我们使用。比如我们申请到的网络号为 “210.73.a.b”，该网络地址为c类IP地址，网络标识为“210.73”，主机标识为“a.b”。 

B、根据我们现在所需的子网数以及将来可能扩充到的子网数，用宿主机的一些位来定义子网掩码。比如我们现在需要12个子网，将来可能需要16个（24）。用第三个字节的前四位确定子网掩码。前四位都置为“1”，即第三个字节为“11110000”，这个数我们暂且称作新的二进制子网掩码。 

C、把对应初始网络的各个位都置为“1”，即前两个字节都置为“1”，第四个字节都置为“0”，则子网掩码的间断二进制形式为：“11111111.11111111.11110000.00000000” 

D、把这个数转化为间断十进制形式为：“255.255.240.0” 
这个数为该网络的子网掩码。 

默认分配的子网掩码每段只有255或0 

Ａ类的默认子网掩码　255.0.0.0　　　　　一个子网最多可以容纳1677万多台电脑 

Ｂ类的默认子网掩码　255.255.0.0　　　　一个子网最多可以容纳6万台电脑 

Ｃ类的默认子网掩码　255.255.255.0　　　一个子网最多可以容纳254台电脑 

要想在同一网段，只要网络标识相同就可以了，那要怎么看网络标识呢？首先要做的是把每段的IP转换为二进制。（有人说，我不会转换耶，没关系，我们用Windows自带计算器就行。打开计算器，点查看>科学型，输入十进制的数字，再点一下“二进制”这个单选点，就可以切换至二进制了。）

把子网掩码切换至二进制，我们会发现，所有的子网掩码是由一串连续的1和一串连续的0组成的（一共4段，每段8位，一共32位数）。

255.0.0.0　　　11111111.00000000.00000000.00000000 

255.255.0.0　　11111111.11111111.00000000.00000000 

255.255.255.0　11111111.11111111.11111111.00000000 

这是A/B/C三类默认子网掩码的二进制形式，其实，还有好多种子网掩码，只要是一串连续的1和一串连续的0就可以了（每段都是8位）。如 11111111.11111111.11111000.00000000，这也是一段合法的子网掩码。子网掩码决定的是一个子网的计算机数目，计算机公式是2的m次方，其中，我们可以把m看到是后面的多少颗0。如255.255.255.0转换成二进制，那就是 11111111.11111111.11111111.00000000，后面有8颗0，那m就是8，255.255.255.0这个子网掩码可以容纳 2的8次方（台）电脑，也就是256台，但是有两个ＩＰ是不能用的，那就是最后一段不能为0和255，减去这两台，就是254台。我们再来做一个。 

255.255.248.0这个子网掩码可以最多容纳多少台电脑？ 

计算方法： 把将其转换为二进制的四段数字（每段要是8位，如果是0，可以写成8个0，也就是00000000） 11111111.1111111.11111000.00000000 ，然后，数数后面有几颗0，一共是有11颗，那就是2的11次方，等于2048，这个子网掩码最多可以容纳2048台电脑。 一个子网最多可以容纳多少台电脑你会算了吧，下面我们来个逆向算法的题。 

 

分配和计算子网掩码你会了吧，下面，我们来看看ＩＰ地址的网段。 

相信好多人都和偶一样，认为ＩＰ只要前三段相同，就是在同一网段了，其实，不是这样的，同样，我样把ＩＰ的每一段转换为一个二进制数，这里就拿ＩＰ：192.168.0.1，子网掩码：255.255.255.0做实验吧。 192.168.0.1 ，11000000.10101000.00000000.00000001 （这里说明一下，和子网掩码一样，每段8位，不足8位的，前面加0补齐。） ＩＰ　　　　11000000.10101000.00000000.00000001 ，子网掩码　　11111111.11111111.11111111.00000000 在这里，向大家说一下到底怎么样才算同一网段。要想在同一网段，必需做到网络标识相同，那网络标识怎么算呢？各类ＩＰ的网络标识算法都是不一样的。Ａ类的，只算第一段。Ｂ类，只算第一、二段。Ｃ类，算第一、二、三段。 算法只要把ＩＰ和子网掩码的每位数AND就可以了。 AND方法：0和1＝0　0和0＝0　1和1＝1 如：And　192.168.0.1，255.255.255.0，先转换为二进制，然后AND每一位 

ＩＰ　　　　　　11000000.10101000.00000000.00000001 

子网掩码　　　　11111111.11111111.11111111.00000000 

得出AND结果　11000000.10101000.00000000.00000000 

转换为十进制192.168.0.0，这就是网络标识， 

再将子网掩码反取，也就是00000000.00000000.00000000.11111111，与IP　AND 

得出结果00000000.00000000.00000000.00000001，转换为10进制，即0.0.0.1， 

这0.0.0.1就是主机标识。要想在同一网段，必需做到网络标识一样。