TCP/IP详解，卷1：协议（1）

计算最多有多少个A类，B类和C类网络号？

A类地址的第一个字节代表网络号，其中第一字节的第一位以0开始，也就是A类地址的二进制形式是以0….开头的，所以其网络号应该是2的7次方，也就是128，然后网络号不能全为0，然后去掉127开头的环回测试网络，所以A类地址的网络号为126.

B类地址的前两个字节代表网络号，其中第一个字节的前两位固定以10开头的，所以其网络号是2的14次方，也就是16384个网络号，因为其以10开头，所以网络号不可能为全0及全1，所以不用减2，但是实际上前两位后全为0的网络号也就是1000 0000 0000 0000，也就是128.0的网络号是不可指派的，所以B类网络号为16383个。

C类网络号的前三个字节表示网络号，其中第一个字节的前三位固定是以110开头的，所以其网络号应该是2的21次方个，也就是2097152个，其网络号不存在全0及全1问题，但是实际中C类网络号110后全为0的网络号是不可指派的，也就是192.0.0是不可指派的，所以C类网络号为2097151个。

环回地址必须是127.0.0.1吗?

不是必须！IPv4 的环回地址是保留地址之一 127.0.0.1。尽管只使用 127.0.0.1 这一个地址，但地址 127.0.0.0 到 127.255.255.255 均予以保留。此地址块中的任何地址都将环回到本地主机中。此地址块中的任何地址都绝不会出现在任何网络中。

子网掩码(subnet mask)又叫网络掩码、地址掩码、子网络遮罩，它是一种用来指明一个IP地址的哪些位标识的是主机所在的子网，以及哪些位标识的是主机的位掩码。子网掩码不能单独存在，它必须结合IP地址一起使用。子网掩码只有一个作用，就是将某个IP地址划分成网络地址和主机地址两部分。

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。

子网掩码255.255.0.255是否对A类地址有效？

首先回答的是255.255.0.255这个子网掩码是否合法，答案是肯定的，这是一个非连续性的子网掩码，一般都不这么用，至于对A类，类是否有效，按照标准是无效的

A类网络的默认子网掩码是255.0.0.0，B类网络的默认子网掩码是255.255.0.0，C类网络的默认子网掩码是255.255.255.0。将子网掩码和IP地址按位进行逻辑“与”运算，得到IP地址的网络地址，剩下的部分就是主机地址，从而区分出任意IP地址中的网络地址和主机地址。

子网掩码的设定必须遵循一定的规则。与二进制IP地址相同，子网掩码由1和0组成，且1和0分别连续。子网掩码的长度也是32位，左边是网络位，用二进制数字“1”表示，1的数目等于网络位的长度；右边是主机位，用二进制数字“0”表示，0的数目等于主机位的长度。这样做的目的是为了让掩码与ip地址做按位与运算时用0遮住原主机数，而不改变原网络段数字，而且很容易通过0的位数确定子网的主机数（2的主机位数次方-2，因为主机号全为1时表示该网络广播地址，全为0时表示该网络的网络号，这是两个特殊地址）。只有通过子网掩码，才能表明一台主机所在的子网与其他子网的关系，使网络正常工作。

定义子网掩码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.a”，主机标识为“b”。
• B、根据我们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。比如我们需要12个子网，将来可能需要16个。用第四个字节的前四位确定子网掩码。前四位都置为“1”，即第四个字节为“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”，即前三个字节都置为“1”，则子网掩码的间断二进制形式为：“11111111.11111111.11111111.11110000” 。
• D、把这个数转化为间断十进制形式为：“255.255.255.240” 。

由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。
根据子网数

利用子网数来计算
在求子网掩码之前必须先搞清楚要划分的子网数目，以及每个子网内的所需主机数目。
1)将子网数目转化为二进制来表示
2)取得该二进制的位数，为 N
3)取得该IP地址的类子网掩码，将其主机地址部分的前N位置1 即得出该IP地址划分子网的子网掩码。

如欲将B类IP地址168.195.0.0划分成27个子网：
1)27=11011
2)该二进制为五位数，N = 5
3)将B类地址的子网掩码255.255.0.0的主机地址前5位置1（B类地址的主机位包括后两个字节，所以这里要把第三个字节的前5位置1），得到 255.255.248.0
即为划分成27个子网的B类IP地址 168.195.0.0的子网掩码（实际上是划成了32-2=30个子网）。
这一段介绍的是旧标准下计算的方法，关于旧的标准后文在介绍，在新标准中则可以先将27减去1，因为计算机是从0开始计算的，从0到27实际上是有28个，所以说如果需要27个就需要将27减去1。
根据主机数

利用主机数来计算
1)将主机数目转化为二进制来表示
2)如果主机数小于或等于254（注意去掉保留的两个IP地址），则取得该主机的二进制位数，为 N，这里肯定N<8。如果大于254，则 N>8，这就是说主机地址将占据不止8位。
3)使用255.255.255.255来将该类IP地址的主机地址位数全部置1，然后从后向前的将N位全部置为 0，即为子网掩码值。
如欲将B类IP地址168.195.0.0划分成若干子网，每个子网内有主机700台：
1) 700=1010111100
2)该二进制为十位数，N = 10
3)将该B类地址的子网掩码255.255.0.0的主机地址全部置1，得到255.255.255.255
然后再从后向前将后10位置0,即为： 11111111.11111111.11111100.00000000
即255.255.252.0。这就是该欲划分成主机为700台的B类IP地址168.195.0.0的子网掩码。

增量计算法
子网ID增量计算法（即计算每个子网的IP范围）
其基本计算步骤如下：

第1步，将所需的子网数转换为二进制，如所需划分的子网数为“4”，则转换成成二进制为00000100；

第2步，取子网数的二进制中有效位数，即为向缺省子网掩码中加入的位数（既向主机ID中借用的位数）。如前面的00000100，有效位为“100”，为3位（在新标准中只需要2位就可以了）；

第3步，决定子网掩码。如IP地址为B类129.20.0.0网络，则缺省子网掩码为：255.255.0.0，借用主机ID的3位以后变为：255.255.224（11100000）.0，即将所借的位全表示为1，用作子网掩码。

第4步，将所借位的主机ID的起始位段最右边的“1”转换为十进制，即为每个子网ID之间的增量，如前面的借位的主机ID起始位段为“11100000”，最右边的“1”，转换成十进制后为2^5=32（此为子网ID增量）。

第5步，产生的子网ID数为：2^m-2 （m为向缺省子网掩码中加入的位数），如本例向子网掩码中添加的位数为3，则可用子网ID数为：2^3-2=6个；

第6步，将上面产生的子网ID增量附在原网络ID之后的第一个位段，便形成第一个子网网络ID 129.20.32.0（即第一个子网的起始IP段）；

第7步，重复上步操作，在原子网ID基础上加上一个子网ID增量，依次类推，直到子网ID中的最后位段为缺省子网掩码位用主机ID位之后的最后一个位段值，这样就可得到所有的子网网络ID。如缺省子网掩码位用主机ID位之后的子网ID为255.255.224.0，其中的“224”为借用主机ID后子网ID的最后一位段值，所以当子网ID通过以上增加增量的方法得到129.20.224.0时便终止，不要再添加了（只能用到129.20.192.0）。

我们知道当主机ID为全0时表示网络ID，全1时表示广播地址。在RFC950标准中，不建议使用全0和全1的子网ID。

例如把最后一个字节的前3位借给网络ID，用后面的5位来表示主机ID，这样就会产生2^3=8个子网，子网ID就分别为000、001、010、011、100、101、110、111这样8个，在RFC950标准中只能使用中间的6个子网ID。

这么做的原因是：
设我们有一个网络：192.168.0.0/24（即子网掩码的前24位为1，255.255.255.0），我们需要两个子网，那么按照RFC950，应该使用/26而不是/25，得到两个可以使用的子网192.168.0.64和192.168.0.128
对于192.168.0.0/24，网络地址是192.168.0.0，广播地址是192.168.0.255
对于192.168.0.0/26，网络地址是192.168.0.0，广播地址是192.168.0.63
　　对于192.168.0.64/26，网络地址是192.168.0.64，广播地址是192.168.0.127
　　对于192.168.0.128/26，网络地址是192.168.0.128，广播地址是192.168.0.191
　　对于192.168.0.192/26，网络地址是192.168.0.192，广播地址是192.168.0.255
你可以看出来，对于第一个子网，网络地址和主网络的网络地址是重叠的，对于最后一个子网，广播地址和主网络的广播地址也是重叠的。在CIDR流行以前，这样的重叠将导致极大的混乱。比如，一个发往192.168.0.255的广播是发给主网络的还是子网的？这就是为什么在当时不建议使用全0和全1子网。在今天，CIDR已经非常普及了，所以一般不需要再考虑这个问题。

TCP/IP协议.详解，卷1