IP地址简单入门

------------------------针对网络地址相关的小白，最快速接触网络知识-------------------------

可以使用python自带的模块IPy，进行处理IP地址或IP之间的转化。

下载以及安装的方式参照链接：http://blog.51cto.com/weixiaoxin/2063332

IP地址：

概述：

计算机要实现网络通信，就必须要有一个用于快速定位的网络地址。IP地址就是计算机网络中的唯一身份ID，与现实世界中快递的配送需要有具体的住宅是一个道理。

每个IP地址的长度为32位（bit）[4 * 8bit（1字节）由 0/1 组成的数字串]，分4段，每段8位（1个字节），常用十进制数字表示，每段数字范围为1～254，段与段之间用小数点分隔。如某一台主机的ip地址为：128.20.4.1。

IP地址的组成

IP地址 = 网络地址 + 主机地址 (又称：主机号和网络号组成)

想想，为什么会有行政区划的划定（国家、省市区、街道等），为了更加高效的进行管理、定位；相同的，我们通常将网络也可以分为很多的子网络，每个子网络有自己的网络地址，每个子网络由很多的计算机组成（当然也可以包含另外一个子网络）。我们要找到指定的IP地址，只要先找到指定的网络地址，然后在该网络内找到对应的主机地址即可。

以 IP地址 192.168.1.168, 子网掩码 255.255.255.0为例,这个地址中包含了很多含义，即：

192.168.100.168（IP地址） = 192.168.1.0 (网络地址) + 0.0.0.168（主机地址）

在局域网里，同样也需要ip地址，一般内网的ip地址是以192.168开头的，这样很容易区分公网和内网的ip地址。

IP地址分类

网络地址的位数直接决定了可以分配的网络数；主机地址的位数则决定了网络中最大的主机数。

A类地址：网络位8（7）位+主机位24位，0****************************

IP范围：1.0.0.0--126.255.255.255

127网络位是本地测试地址，不能用于数据通讯。

IP范围：127.0.0.0--127.255.255.255

B类地址：网络位16（14）位+主机位16位，10***************************

IP范围：128.0.0.0--191.255.255.255

C类地址：网络位24（21）位+主机位8位，110**************************

IP范围：192.0.0.0--223.255.255.255

D：224.0.0.0——239.255.255.255

E：240.0.0.0——255.255.255.255

A类地址（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（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（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。D类地址的范围为224.0.0.0-239.255.255.255。

E类（240.0.0.0-255.255.255.254）地址用于试验。

合法的IP地址

IP是Internet Protocol（国际互联网协议）的缩写。

各主机间要进行信息传递必须要知道对方的IP地址。同一个物理网络上的所有主机都用同一个网络ID，网络上的一个主机（工作站、服务器和路由器等）对应有一个主机ID。这样把IP地址的4个字节划分为2个部分，一部分用来标明具体的网络段，即网络ID；另一部分用来标明具体的节点，即宿主机ID。

这样的32位地址又分为五类分别对应于A类、B类、C类、D类和E类IP地址。

A类IP地址一个A类IP地址由1字节（每个字节是8位）的网络地址和3个字节主机地址组成，网络地址的最高位必须是“0”,即第一段数字范围为1～127。每个A类地址可连接16387064台主机，Internet有126个A类地址。

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”，即第一段数字范围为128～191。每个B类地址可连接64516台主机，Internet有16256个B类地址。

C类IP地址一个C类地址是由3个字节的网络地址和1个字节的主机地址组成，网络地址的最高位必须是“110”，即第一段数字范围为192～223。每个C类地址可连接254台主机，Internet有2054512个C类地址。

D类地址用于多点播送。第一个字节以“1110”开始，第一个字节的数字范围为224～239，是多点播送地址，用于多目的地信息的传输，和作为备用。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。

E类地址以“11110”开始，即第一段数字范围为240～254。E类地址保留，仅作实验和开发用。

子网掩码

（也叫做：网络掩码、地址掩码、子网络遮罩）

子网掩码是一个长度为 4 * 8bit（1字节），由连续的1 以及连续的0 两部分组成。

它的作用是：屏蔽（遮住）IP地址的一部分以划分成网络地址和主机地址两部分，并说明该IP地址是在局域网上，还是在远程网上。通过子网掩码，可以把网络划分成子网，即VLSM（可变长子网掩码），也可以把小的网络归并成大的网络即超网。子网掩码不能单独存在，它必须结合IP地址一起使用。

假设，局域网中计算机A 的IP地址为 192.168.1.1，子网掩码为 255.255.255.0，如下图所示：

网络地址: IP 地址中被连续的1 遮住的部分，即 11000000.10101000.00000001.00000000, 对应的网络地址：192.168.1.0

主机地址: IP 地址中被连续的0 遮住的部分，即 00000000.00000000.00000000.00000001, 对应的网络地址：0.0.0.1

其他信息：A类地址来说，默认的子网掩码是255.0.0.0；对于B类地址来说默认的子网掩码是255.255.0.0；对于C类地址来说默认的子网掩码是255.255.255.0。

常用的子网掩码有数百种，这里只介绍最常用的两种子网掩码，它们分别是“255.255.255.0”和“255.255.0.0”。

1. 子网掩码是“255.255.255.0”的网络

最后面一个数字可以在0~255范围内任意变化，因此可以提供256个IP地址。但是实际可用的IP地址数量是256-2，即254个，因为主机号不能全是“0”或全是“1”。

2. 子网掩码是“255.255.0.0”的网络：后面两个数字可以在0~255范围内任意变化，可以提供2552个IP地址。但是实际可用的IP地址数量是2552-2，即65023个。

如果一个网络的规模不超过254台电脑，采用“255.255.255.0”作为子网掩码就可以了，现在大多数局域网都不会超过这个数字，因此“255.255.255.0”是最常用的IP地址子网掩码；笔者见到的最大规模的中小学校园网具有1500多台电脑，这种规模的局域网可以使用“255.255.0.0”。局域网最常使用的IP地址“192.168.x.x”默认的子网掩码是“255.255.255.0”。一般情况下，IP地址使用默认子网掩码就可以了。

掩码有两种形式，一种是数字表达形式，比如：255.255.0.0 。这个按数字表达就是16

通过子网掩码计算网络地址

计算过程是这样的:

　　1. 将IP地址和子网掩码都换算成二进制；

　　2. 将两者进行 "与运算"，得到网络地址。

假设 IP地址为 192.168.1.168，子网掩码为 255.255.255.0，则网络地址换算步骤如下:

1)将IP地址和子网掩码分别换算成二进制　　

　　　　192.168.1.168 换算成二进制为 11000000.10101000.00000001.10101000

　　　　255.255.255.0 换算成二进制为 11111111.11111111.11111111.00000000

2)将二者进行与运算

　　　　　　　　　11000000.10101000.00000001.10101000

　　　　与运算　　11111111.11111111.11111111.00000000

　　　　结果　　 11000000.10101000.00000001.00000000

3) 将运算结果换算成十进制： 192.168.1.0

扩展：IP网段表示法

　　　　举例说明：192.168.0.0/24

　　　　192.168.0.0——网络地址

　　　　24——表示子网掩码二进制表示法中，连续的 1 的个数，这里为： 11111111.11111111.11111111.00000000，即 255.255.255.0

通过子网掩码计算主机地址

计算过程是这样的:

　　1. 将IP地址和子网掩码都换算成二进制；

　　2. 将IP地址和子网掩码取反进行 "与运算"，得到主机地址。

　　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。

网关

什么是网关？

　　连接两个不同的网络的设备都可以叫网关设备；网关的作用就是实现两个网络之间进行通讯与控制。网关地址就是网关设备的IP地址。

　　网关设备可以是交互机（三层及以上才能跨网络）、路由器、启用了路由协议的服务器、代理服务器、防火墙等

　　假设我们有两个网络：

　　　　网络A的IP地址范围为“192.168.1.1~192.168.1.254”，子网掩码为255.255.255.0

　　　　网络B的IP地址范围为“192.168.2.1~192.168.2.254”，子网掩码为255.255.255.0

　　要实现这两个网络之间的通信，则必须通过网关。

　　网络A向网络B转发数据包的过程：

　　　如果网络A中的主机发现数据包的目的主机不在本地网络中，就把数据包转发给它自己的网关，再由网关转发给网络B的网关，网络B的网关再转发给网络B的某个主机。

默认网关

　　一台主机可以有多个网关。默认网关的意思是一台主机如果找不到可用的网关，就把数据包发给默认指定的网关，由这个网关来处理数据包。现在主机使用的网关，一般指的是默认网关。

　　网络ID相同的计算机称之为本地网络，本地网络中的计算机相互通信不需要路由器连接；网络ID不相同的计算机称之为远程网络，远程网络中的计算机要相互通信必须通过路由器连接。

例题1：

172.168.34.56/20，一共划分了多少个子网，各子网可以包含多少台主机？

答：

172.168.34.56是一个B 类地址，B类地址用16位表示网络ID，题目中20位表示网络ID，则子网位数为4位，那么子网就有16种变化。

由于IP地址是32位，用20位表示网络ID，则主机ID的位数为12位，则每个子网可以包含2的12次方-2个IP地址，即可以包含4096个IP地址。

注意：主机ID不能全为0也不能全为1。

例题2：:

255.255.248.0这个子网掩码可以最多容纳多少台电脑？

答：

把将其转换为二进制的四段数字（每段要是8位）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。

Mac地址

合法与非法的Mac地址划分：

MAC地址的第一个字节必须为偶数，第一个字节为奇数的MAC地址为多播地址。有这样的一种区别方式，但有的UI不做限制，因此这里先不用关注这点。这里所说的无效是：超过16进制的字符即可。

MAC地址的连接方式：“：”或“-”

生成随机Mac代码：

import random

Maclist = []

for i in range(1,7):

　　 RANDSTR = "".join(random.sample("0123456789abcdef",2))

　　Maclist.append(RANDSTR)

　　RANDMAC = ":".join(Maclist)print(RANDMAC)

注意：

本机的ip是：127.0.0.11

MAC地址的连接方式：“：”或“-”

中文字符，必须包括“简体字和繁体字”

对于测试来说，有效边界值和无效边界值都必须测试