IP地址子网掩码网络号主机号网络地址主机地址

Posted 2020-09-27 扇影无风

IP地址

IP地址被用来给Internet上的电脑一个编号。大家日常见到的情况是每台联网的PC上都需要有IP地址，才能正常通信。我们可以把“个人电脑”比作“一台电话”，那么“IP地址”就相当于“电话号码”，而Internet中的路由器，就相当于电信局的“程控式交换机”。 
IP地址是一个32位的二进制数，通常被分割为4个“8位二进制数”（也就是4个字节）。IP地址通常用“点分十进制”表示成（a.b.c.d）的形式，其中，a,b,c,d都是0~255之间的十进制整数。例：点分十进IP地址（100.4.5.6），实际上是32位二进制数（01100100.00000100.00000101.00000110）。

A类，B类，C类

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概念	特征	网络范围	默认掩码
A类地址	第1个8位中的第1位始终为0	0-127.x.x.x	255.0.0.0/8
B类地址	第1个8位中的第1、2位始终为10	128-191.x.x.x	255.255.0.0/16
C类地址	第1个8位中的第1、2、3位始终为110	192-y.x.x.x	255.255.255.0/24

范围上划分有些要注意的： 

A类 从1.0.0.0 到126.255.255.255 
B类 从128.0.0.0到191.255.255.255 
C类 从192.0.0.0到223.255.255.255 
其中127.x.x.x段地址空间是被保留的回环地址

IP地址包含 网络地址+主机地址，即IP地址=网络地址+主机地址。

子网掩码

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——屏蔽一个IP地址的网络部分的“全1”比特模式。对于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。

1. 通过子网掩码，就可以判断两个IP在不在一个局域网内部。

2. 子网掩码可以看出有多少位是网络号，有多少位是主机号。

网关

网关(Gateway)又称网间连接器、协议转换器。默认网关在网络层上以实现网络互连，是最复杂的网络互连设备，仅用于两个高层协议不同的网络互连。网关的结构也和路由器类似，不同的是互连层。网关既可以用于广域网互连，也可以用于局域网互连。

网关实质上是一个网络通向其他网络的IP地址。

比如有网络A和网络B，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。

在没有路由器的情况下，两个网络之间是不能进行TCP/IP通信的，即使是两个网络连接在同一台交换机（或集线器）上，TCP/IP协议也会根据子网掩码（255.255.255.0）判定两个网络中的主机处在不同的网络里。

而要实现这两个网络之间的通信，则必须通过网关。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。

所以说，只有设置好网关的IP地址，TCP/IP协议才能实现不同网络之间的相互通信。那么这个IP地址是哪台机器的IP地址呢？网关的IP地址是具有路由功能的设备的IP地址，具有路由功能的设备有路由器、启用了路由协议的服务器（实质上相当于一台路由器）、代理服务器（也相当于一台路由器）。

广播地址

广播地址(Broadcast Address)是专门用于同时向网络中所有工作站进行发送的一个地址。

在使用TCP/IP 协议的网络中，主机标识段host ID 为全1 的IP 地址为广播地址，广播的分组传送给host ID段所涉及的所有计算机。例如，对于10.1.1.0 （255.255.255.0 ）网段，其广播地址为10.1.1.255 （255 即为2 进制的11111111 ），当发出一个目的地址为10.1.1.255 的分组（封包）时，它将被分发给该网段上的所有计算机。

问题1：如何根据IP地址和子网掩码求网络地址和广播地址？

1. 将IP地址和子网掩码换算为二进制，子网掩码连续全1的是网络地址，后面的是主机地址。

2. IP地址和子网掩码进行与运算，结果是网络地址（即主机号全0是网络地址）。

3. 将运算结果中的网络地址不变，主机地址变为1，结果就是广播地址。

4. 地址范围就是含在本网段内的所有主机。

5. 主机的数量=2^二进制位数的主机-2。

网络地址+1即为第一个主机地址，广播地址-1即为最后一个主机地址。
由此可以看出地址范围是： 网络地址+1 至 广播地址-1。

减2是因为主机不包括网络地址和广播地址。

示例：

一个主机的IP地址是59.78.139.226，掩码是255.255.255.240，要求计算这个主机所在网络的网络地址和广播地址。

根据子网掩码可以分割网络号+主机号

255.255.255.240转二进制：

11111111 11111111 11111111 11110000

网络号有28位，主机号有4位。

网络地址就是：把IP地址转成二进制和子网掩码进行与运算。

59.78.139.226转二进制：

00111011 01001110 10001011 11100010

IP地址&子网掩码

00111011 01001110 10001011 11100010

11111111 11111111 11111111 11110000

-----------------------------------------------

00111011 01001110 10001011 11100000

 网络地址：59.78.139.224

计算广播地址

广播地址：网络地址的主机位全部变成1 ，11101111即239即：59.78.139.239。

主机数

主机号有4位，那么这个地址中，就只能有16−2=14个主机。

因为其中全0作为网络地址，全1作为广播地址。

问题2：如何根据每个网络的主机数量进行子网地址的规划和计算子网掩码？

比如一个子网有10台主机，那么对于这个子网需要的IP地址是 

10＋1＋1＋1＝13 
注意：加的第一个1是指这个网络连接时所需的网关地址，接着的两个1分别是指网络地址和广播地址。 
因为13小于16（16等于2的4次方），所以主机位为4位。11110000，所以该子网掩码为255.255.255.240。

 

如果一个子网有14台主机，不少人常犯的错误是：依然分配具有16个地址空间的子网，而忘记了给网关分配地址。这样就错误了，因为： 
14＋1＋1＋1＝17 
17大于16，所以我们只能分配具有32个地址（32等于2的5次方）空间的子网。11100000这时子网掩码为：255.255.255.224。

问题3：ip段/数字-如192.168.0.1/24是什么意思?

后面这个数字标示了我们的网络号的位数，也就是子网掩码中前多少号为1。

129.168.1.1 /24 这个24就是告诉我们网络号是24位，也就相当于告诉我们了。

子网掩码：

11111111 11111111 11111111 00000000

即：255.255.255.0

172.16.10.33/27 中的/27

也就是说子网掩码：

11111111 11111111 11111111 11100000

即：255.255.255.224

附录

16-30位网络号-掩码位数，IP总数，子网掩码查询表

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ip段/27 /29 /30 网关,子网掩码，广播地址查询 
可用IP查询,IP段对应表

掩码位数	IP总数	子网掩码	C段个数
/30	4	255.255.255.252	1/64
/29	8	255.255.255.248	1/32
/28	16	255.255.255.240	1/16
/27	32	255.255.255.224	1/8
/26	64	255.255.255.192	1/4
/24	256	255.255.255.0	1
/23	512	255.255.254.0	2
/22	1024	255.255.252.0	4
/21	2048	255.255.248.0	8
/20	4096	255.255.240.0	16
/19	8192	255.255.224.0	32
/18	16384	255.255.192.0	64
/17	32768	255.255.128.0	128
/16	65536	255.255.0.0	256

24位网络号

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24位网络号，8位主机号，可形成1个子网（C段总数）,每个子网256-2台主机

网络地址	可用IP范围	广播地址
.0	.1-.254	.255

25位网络号

---

25位网络号，7位主机号，可形成2个子网，每个子网126台主机

网络地址	可用IP范围	广播地址
.0	.1-.126	.127
.128	.129-.254	.255

26位网络号

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26位网络号，6位主机号，可形成4个子网，每个子网62台主机

网络地址	可用IP范围	广播地址
.0	.1-.62	.63
.64	.65-.126	.127
.128	.129-.190	.191
.192	.193-.254	.255

27位网络号

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27位网络号，5位主机号，可形成8个子网，每个子网30台主机

网络地址	可用IP范围	广播地址
.0	.1-.30	.31
.32	.33-.62	.63
.64	.65-.94	.95
.96	.97-.126	.127
.128	.129-.158	.159
.160	.161-.190	.191
.192	.193-.222	.223
.224	.225-.254	.255

28位网络号

---

28位网络号，4位主机号，可形成16个子网，每个子网14台主机

网络地址	可用IP范围	广播地址
.0	.1-.14	.15
.16	.17-.30	.31
.32	.33-.46	.47
.48	.49-.62	.63
.64	.65-.78	.79
.80	.81-.94	.95
.96	.97-.110	.111
.112	.113-.126	.127
.128	.129-.142	.143
.144	.145-.158	.159
.160	.161-.174	.175
.176	.177-.190	.191
.192	.193-.206	.207
.208	.209-.222	.223
.224	.225-.238	.239
.240	.241-.254	.255

29位网络号

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29位网络号，3位主机号，可形成32个子网，每个子网6台主机

网络地址	可用IP范围	广播地址
.0	.1-.6	.7
.8	.9-.14	.15
.16	.17-.22	.23
.24	.25-.30	.31
.32	.33-.38	.39
.40	.41-.46	.47
.48	.49-.54	.55
.56	.57-.62	.63
.64	.65-.70	.71
.72	.73-.78	.79
.80	.81-.86	.87
.88	.89-.94	.95
.96	.97-.102	.103
.104	.105-.110	.111
.112	.113-.118	.119
.120	.121-.126	.127
.128	.129-.134	.135
.136	.137-.142	.143
.144	.145-.150	.151
.152	.153-.158	.159
.160	.161-.166	.167
.168	.169-.174	.175
.176	.177-.182	.183
.184	.185-.190	.191
.192	.193-.198	.199
.200	.201-.206	.207
.208	.209-.214	.215
.216	.217-.222	.223
.224	.225-.230	.231
.232	.233-.238	.239
.240	.241-.246	.247
.248	.249-.254	.255

30位网络号

---

29位网络号，3位主机号，可形成64个子网，每个子网2台主机

 

网络地址	可用IP范围	广播地址
.0	.1-.2	.3
.4	.5-.6	.7
.8	.9-.10	.11
.12	.13-.14	.15
.16	.17-.18	.19
.20	.21-.22	.23
.24	.25-.26	.27
.28	.29-.30	.31
.32	.33-.34	.35
.36	.37-.38	.39
.40	.41-.42	.43
.44	.45-.46	.47
.48	.49-.50	.51
.52	.53-.54	.55
.56	.57-.58	.59
.60	.61-.62	.63
.64	.65-.66	.67
.68	.69-.70	.71
.72	.73-.74	.75
.76	.77-.78	.79
.80	.81-.82	.83
.84	.85-.86	.87
.88	.89-.90	.91
.92	.93-.94	.95
.96	.97-.98	.99
.100	.101-.102	.103
.104	.105-.106	.107
.108	.109-.110	.111
.112	.113-.114	.115
.116	.117-.118	.119
.120	.121-.122	.123
.124	.125-.126	.127
.128	.129-.130	.131
.132	.133-.134	.135
.136	.137-.138	.139
.140	.141-.142	.143
.144	.145-.146	.147
.148	.149-.150	.151
.152	.153-.154	.155
.156	.157-.158	.159
.160	.161-.162	.163
.164	.165-.166	.167
.168	.169-.170	.171
.172	.173-.174	.175
.176	.177-.178	.179
.180	.181-.182	.183
.184	.185-.186	.187
.188	.189-.190	.191
.192	.193-.194	.195
.196	.197-.198	.199
.200	.201-.202	.203
.204	.205-.206	.207
.208	.209-.210	.211
.212	.213-.214	.215
.216	.217-.218	.219
.220	.221-.222	.223
.224	.225-.226	.227
.228	.229-.230	.231
.232	.233-.234	.235
.236	.237-.238	.239
.240	.241-.242	.243
.244	.245-.246	.247
.248	.249-.250	.251
.252	.253-.254	.255