002-IP地址及分类以及子网掩码

一、概述

　　IP地址是一个4段2进制码组成的，每一段二进制码有8位，共32位二进制数。占用4个字节。

　　IP地址是指互联网协议地址（Internet Protocol Address，又译为网际协议地址），是IP Address的缩写。IP地址是IP协议提供的一种统一的地址格式，它为互联网上的每一个网络和每一台主机分配一个逻辑地址，以此来屏蔽物理地址的差异。

二、IP地址分类

　　IP地址位数=网络位数+主机位数=32位。

　　　　

　　A类地址以0开头，第一个字节作为网络号，地址范围为：0.0.0.0~127.255.255.255；(modified @2016.05.31)

　　B类地址以10开头，前两个字节作为网络号，地址范围是：128.0.0.0~191.255.255.255;

　　C类地址以110开头，前三个字节作为网络号，地址范围是：192.0.0.0~223.255.255.255。

　　D类地址以1110开头，地址范围是224.0.0.0~239.255.255.255，D类地址作为组播地址（一对多的通信）；

　　E类地址以1111开头，地址范围是240.0.0.0~255.255.255.255，E类地址为保留地址，供以后使用。

　　注：只有A,B,C有网络号和主机号之分，D类地址和E类地址没有划分网络号和主机号。

2.1、0.0.0.0

　　常用于寻找自己的IP地址，例如在我们的RARP，BOOTP和DHCP协议中，若某个未知IP地址的无盘机想要知道自己的IP地址，它就以255.255.255.255为目的地址，向本地范围（具体而言是被各个路由器屏蔽的范围内）的服务器发送IP请求分组。

2.2、255.255.255.255

　　该IP地址指的是受限的广播地址。受限广播地址与一般广播地址（直接广播地址）的区别在于，受限广播地址只能用于本地网络，路由器不会转发以受限广播地址为目的地址的分组；一般广播地址既可在本地广播，也可跨网段广播。例如：主机192.168.1.1/30上的直接广播数据包后，另外一个网段192.168.1.5/30也能收到该数据报；若发送受限广播数据报，则不能收到。

　　注：一般的广播地址（直接广播地址）能够通过某些路由器（当然不是所有的路由器），而受限的广播地址不能通过路由器。

2.3、回环地址

　　127.0.0.0/8被用作回环地址，回环地址表示本机的地址，常用于对本机的测试，用的最多的是127.0.0.1。

2.4、A、B、C类私有地址

　　私有地址(private address)也叫专用地址，它们不会在全球使用，只具有本地意义。

　　A类私有地址：10.0.0.0/8，范围是：10.0.0.0~10.255.255.255

　　B类私有地址：172.16.0.0/12，范围是：172.16.0.0~172.31.255.255

　　C类私有地址：192.168.0.0/16，范围是：192.168.0.0~192.168.255.255

三、子网掩码及网络划分

3.1、什么是子网掩码？

　　子网掩码是标志两个IP地址是否同属于一个子网的，也是32位二进制地址，其每一个为1代表该位是网络位，为0代表主机位。它和IP地址一样也是使用点式十进制来表示的。如果两个IP地址在子网掩码的按位与的计算下所得结果相同，即表明它们共属于同一子网中。

　　子网掩码：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。（通俗来讲它的作用就是：区分IP地址中的网络号和主机号；)

　　在计算子网掩码时，我们要注意IP地址中的保留地址，即“ 0”地址和广播地址，它们是指主机地址或网络地址全为“ 0”或“ 1”时的IP地址，它们代表着本网络地址和广播地址，一般是不能被计算在内的。

3.2、默认子网掩码

IP地址位数=网络位数+主机位数=32位。子网掩码的位数就是网络的位数。

　　A类网络的网络位数是8位，子网掩码就是11111111.00000000.00000000.00000000，换算成二进制表示为255.0.0.0。

　　B类网络的网络位数是16位，子网掩码就是11111111.11111111.00000000.00000000，换算成十进制表示为255.255.0.0。

　　C类网络的网络位数是24位，子网掩码就是11111111.11111111.11111111.00000000，换算成十进制表示为255.255.255.0。

概述

　　A类网络加长子网掩码到16位就把一个A类网络划分为256个B类网络同样大小的网络，再加长到24位就又把每个B类大小的子网划分为256个C类网络大小的子网。就是这个道理。一个大的网络，通过把子网掩码加长，使网络位多了，也就是网络数目多了，子网就多了。 当然你也可以不划分为256个子网，而划分为128个，64个，32个，16个，8个，4个，2个。

　　一个B类网络的默认子网掩码为255.255.0.0，你如果想把它划分为2个子网，网络位数就成立17位，也就是说子网掩码就变成了255.255.128.0；想划分为16个子网，因为16是2的4次方，所以网络位数加4变成了20位，也就是说子网掩码加长，成了20位，就是255.255.240.0。依此类推。

　　一个C类网络的默认子网掩码为24位的，那么主机位=32-24=8位，2的8次方等于256，所以一个C类网络的IP地址数量（包括网络地址和广播地址）为256个。

　　但是你仍然可以通过加长子网掩码的手段，把一个C类子网划分为更多的子网。划分的子网数必定是2的n次方个，每个子网的IP数量必定是2的（8- n）次方个。

　　子网掩码加长1位，划分2个子网；加长2位，划分4个子网，加长6位，划分2的6次方个，也就是64个子网。

　　子网掩码的1的个数表示网络位的个数，简单地来说，网络位是不属于你控制的，是上级主管给你的，给你多少就是多少。但是主机位是你可以控制的，你可以把它缩短，把缩短出来的位数加到网络位中，这样网络位就长了，子网数就多了，相应地每个子网的IP数量就少了。

3.3、子网掩码计算公式

　　IP地址位数=32

　　网络位+主机位=32

　　子网掩码加长n位，则在当前子网基础上划分为2的n次方个子网。每个子网的IP地址数量=2^(32-划分前子网掩码位数-n)

　　简单来说，子网掩码就是网络地址的位数。

　　一个IP地址一共有32位，其中靠前的某些位表示网络地址，后面的某些位表示主机位。

　　网络位数+主机位数=IP地址位数=32

　　知道了这个道理，计算子网掩码的方法就是：已知子网内IP数的多少，求出主机位的位数，用32减去主机位数就等于网络位数，也就是子网掩码。

3.4、如何根据子网划分的目标计算子网掩码

示例一、C类网络默认子网掩码

　　一个C类网络，包括256个主机位置，256是2 的8次方，所以主机位是8，那么网络位就是32-8=24，也就是说子网掩码是24位，用二进制表示就是11111111.11111111.11111111.00000000，换算成十进制就是255.255.255.0

3.4.1、已知子网数，求主机数

示例一、一个C类IP地址段划分成4个子网　　

　　222.30.251.0 C类地址 ，默认掩码255.255.255.0
　　11111111.11111111.11111111.00000000 255.255.255.0
　　------------------------------------**************
　　网络位+主机位
　　划分4个子网， 2的2次方=4 ，网络位向主机位借位2位【其实也就是两个位能确定四个00、01、10、11】
　　11111111.11111111.11111111.11000000 255.255.255.192 新掩码
　　--
　　借位
　　主机位还有6位， 则每个子网可容纳IP=2的6次方=64个 ， 除掉网络地址和广播地址，每个子网可分配IP64-2=62个

3.4.2、已知主机数，求子网络数

　　首先你算一下主机数更接近于2 的几次方，那么主机位数就是几位。32减去主机位就是网络位。

示例一、一个C类网络划分的子网，每个网络主机IP数是32,

　　32是2的5次方，所以主机位是5，那么网络位就是32-5=27，也就是说子网掩码是27位，用二进制表示就是11111111.11111111.11111111.11100000，换算成十进制就是255.255.255.224

示例二、一个B类网络划分的子网，每个网络主机IP数是1024

　　1024是2的10次方，所以主机位是10，那么网络位就是32-10=22，也就是说子网掩码是22位，用二进制表示就是11111111.11111111.11111100.00000000，换算成十进制就是255.255.252.0

示例三、一个C类IP地址192.168.0.0。假如你想划分2个子网，一个里面有100台电脑，另一个有50台电脑。

　　100大于2的6次方，小于2的7次方，所以主机位数取7位。那么网络位数就是32-7=25位。25位的子网掩码11111111.11111111.11111111.10000000换算成10进制的就是255.255.255.128，这就是第一个子网的子网掩码，网络号为192.168.0.0/25，网络地址192.168.0.0，主机地址192.168.0.1~192.168.0.126，广播地址192.168.0.127

　　50大于2的5次方，小于2的6次方，所以主机位数取6位。那么网络位数就是32-6=26位。26位的子网掩码11111111.11111111.11111111.11000000换算成10进制的就是255.255.255.192，这就是第二个子网的子网掩码，网络号为192.168.0.128/26，网络地址192.168.0.128，主机地址192.168.0.129~192.168.0.190，广播地址192.168.0.191