网络干货，无论是运维还是开发都要知道的网络知识系列之

Posted 2020-08-05

IP地址分类与子网划分基础

什么是IP地址：(常见的ip地址版本为ipv4和ipv6)

32位

* 32位二进制数字序列组成的数字序列

点分十进制

* 采用点将32位数字进行分割为4段，每段8位的二进制数，但二进制数不便于记忆，因此转换为10进制数显示，即点分十进制

十进制与二进制的转换

十进制是作为人类方便识别的一种地址表现形式，而二进制是作为计算机方便识别的表现形式

①列出1-20的十进制对照表

提示：根据对照表进行一定的规律总结

提示：根据第二张表的信息进行数据的逻辑总结可以得知

提示：因此可以得知对于点分十进制而言，对应的每个数值即为下图所示

提示：根据上面说到的将32位数字分为4端，即每段8位数字

      通过上图也可以得知主机地址的初步理解算法

IP地址的类别

根据上面的内容可以得知，IP地址是根据2的次方进行求得的，而转变思路，也可以利用2的次方进行ip地址类型的表示，即一个IP地址是由2的32次方求得

因此2的32次方的范围为：0.0.0.0 --->0.0.0.1--->...--->255.255.255.255

但是如果随着ipv4地址的随意使用，会使IP地址变的没有规律的使用，变的凌乱，并且还会造成地址的浪费

因此需要对ipv4地址进行一定的规划管理和控制使用，所以将IP地址的范围划分为5个类别：

• ABC三类分配给互联网用户所使用  
• D类型做为组播使用
• E类型作为科学研究使用，进行保留

简单的说，IP地址分5类，常见的地址是A、B、C类

A	1.0.0.0		到	126.0.0.0		（0.0.0.0 和127.0.0.0保留）
B 	128.1.0.0	到	191.254.0.0		（128.0.0.0和191.255.0.0保留）
C 	192.0.1.0	到	223.255.254.0	（192.0.0.0和223.255.255.0保留）
D	224.0.0.0	到	239.255.255.255	 用于多点广播 
E	240.0.0.0	到	255.255.255.254	 保留（255.255.255.255用于广播）

对于路由器寻址过程中，只关心网络地址，并不关心主机地址

 

IP地址分类练习测试

 

Address	class	Network	Host
10.2.1.1	A	10.0.0.0	2.1.1
128.63.2.100	B	128.63.0.0	2.100
201.222.5.64
192.6.141.2
256.241.201.1

 

特殊地址：
127.0.0.1	---表示回环地址，进行测试使用，验证本地的TCP协议簇安装的是
	否正确
0.0.0.0	---主机位全为0的称为是网络地址
255.255.255.255	---主机位全为1的称为是广播地址，即向所有人发出信息

IP地址的另一种分类方式：私网地址，又称为局域网地址

私网地址：下面的网络地址段就是分配给专用网络地址使用的。

10.0.0.0/8                 (10.0.0.0          到    10.255.255.255)
172.16.0.0/12           (172.16.0.0      到    172.31.255.255)
192.168.0.0/16         (192.168.0.0    到    192.168.255.255)
169.254.0.0/16         (169.254.0.0    到    169.254.255.255)*

其他地址：用于IDC机房，办公室场景中ISP给我们分配的外网地址。

 

说明：

划分私网ip地址的作用主要是避免地址的枯竭，对于一般不同局域网环境中，地址实际是可以重复使用的，不必要仍保持唯一性

就类似于人的身份证和护照的关系一样

默认私网地址只在本局域网中有效识别，但一旦出局域网到达公网，就没有任何意思了

因此未解决这种问题，就出现了一个技术NAT，即地址的映射技术

通信类型

    单播(点到点) 
就是点到点的通讯，例如A-B的通信方式
    组播 
也是一对多的方式，但是可以根据需要进行接收，如果不想接收可以进行过滤掉
    广播(广播域)
在一定的范围内，所有成员都会收到的信息，称为广播信息，并且每个成员都要收取，都要进行处理。

IP地址类型的另一种划分：

网络地址：指代网络的地址，在网络的IPv4地址范围内，最小地址保留为网络地址，
　　　　　　此地址的主机部分的每个主机位均为0
广播地址：用于向网络中的所有主机发送数据的特殊地址。广播地址使用该网络范围内的
　　　　　　最大地址，即主机部分的各比特位全部为1的地址
主机地址：分配给网络中终端设备的地址

因此总结得知：

①0和255作为主机的地址，是不能进行分配使用的，只有0-255之间的地址可以进行

分配为主机地址使用

②可以引入一个公式:

可以分配的主机地址个数=2的N次方-2

N次方的N表示有多少个主机位，

-2就表示减去网络地址和广播地址，剩余的就是可分配的主机地址

 子网划分讲解

为什么要划分子网？（也就是引入一个子网的概念）

①会出现大量的局域网地址，同时向一个网关发送请求，引起网关设备的负载过高
②会引起局域网内的大量广播数据传送，形成广播风暴
③而且会非常的浪费地址空间，有可能只有两台主机或者一台，就分配一个C类地址
因此综上所述，就需要进行一个子网的划分

类似于将一个大的网络切成几块，划分成几个小的局域网络

①将一个大的广播域划分成几个小的广播域环境

②减少网关设备所承载的负载量

③有效的避免ip地址的浪费，使一个大的地址空间更加弹性和更加灵活的进行分配

通过子网划分(通过子网掩码进行划分)

可以将一个大的局域网络进行切割为多个小的局域网，这样就解决了上面说的两个问题，而得到的新的局域网络就称为子网

划分子网的方式

通过子网掩码的方式，进行子网的划分，但首先了解一下掩码的作用，即掩码的概念即将浮出水面

说明：一个网络地址是通过网络位和主机位组成，根据上面的知识可以得知

      但如何判定一个主机的网络地址是多少，一个主机的主机地址是从几位开始

通过子网掩码的方式，进行子网的划分，但首先了解一下掩码的作用，即掩码的概念即将浮出水面

说明：一个网络地址是通过网络位和主机位组成，根据上面的知识可以得知

      但如何判定一个主机的网络地址是多少，一个主机的主机地址是从几位开始

      

一个B类地址，分为网络部分和主机部分两个部分，对应网络部分占用了16个bit（即16位）不能被主机使用，因此可以用/16表示网络地址的子网类型

①掩码和ip地址一般是成对出现的，因为默认只有IP地址时，是无法确认哪些位是网络部分，哪些是主机部分的

②默认的网络类别是根据A B C类定义划分的，即A类掩码就是/8 B类型掩码就是/16 C类掩码就是/24，而有了掩码，可以打破原有的ABC类，再进行子网的划分

特别说明：掩码也要和IP地址一样，换算成二进制数进行表示

掩码地址的表示方式

掩码如何进行划分

网络位向右移动，占用主机位，即向主机位借位，生成新的网络位

其中/16就表示了子网掩码所指定的网络位个数，A类一般是/8 B类一般是/16 C类/24

实质上就是移动网络位和主机位中间分隔的线，向主机位进行移动，减少主机数量，扩大拥有的子网数量

新的子网的产生，掩码表示的信息也要进行变化，从而可以更好的表示网络地址的规划信息

用示例题进行掩码的说明：

总结：

①判断ip地址类型，找掩码

  根据上面所学的ip地址分类规划，可以得知默认的掩码信息

②变更掩码，出子网

  根据默认的掩码规划信息，将掩码信息进行调整变更，即进行子网划分

③得出子网号

  根据借用的主机位，可以判断出可用的子网信息

④得出主机段

  根据剩余的主机位，可以判断出可用的主机地址

⑤得出广播号

  得出主机范围，即也就得出了网络地址和广播地址

因此可以得到另一个计算公式的结论

可以划分的子网数=2的N次方

其中N表示借用的主机位个数

学生作答下一题：

192.168.1.0/28 地址对应掩码地址 主机地址 以及每段子网中的网络地址和广播地址

10分钟作答讨论

做法：

①划分子网，根据划分方式诸位进行计算求值，便于理解划分过程，但效率不高

②划分子网，根据掩码做减法进行求得主机个数，从而进行子网分配，简单效率高

 

练习子网的划分，给出结果

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