IP地址分类、子网划分及子网掩码的作用

二进制与十进制的转换：
 
画一个0-255的数轴帮你记忆关键数值

128以后的每一位都是前面的二进制相与构成的，比如1100 0000 = 1000 0000 + 100 0000

理解ip地址：
数据包的目标IP地址决定了数据包最终到达哪一个计算机，而目标MAC地址决定了该数据包下一跳由哪个设备接收，不一定是终点。

这里数据经过交换机1时候，MA为源MAC地址，M1为目的MAC地址，经过交换机2时，M2是源MAC地址，M3是目的MAC地址，经过交换机3时，M4是源MAC地址，MF是目的MAC地址。在整个数据传递过程中，源ip和目的ip都是不变的。

32位的二进制作为IP地址，其分为两部分，网络部分和主机部分。就像电话号码有区号和电话号一样。：IP地址=网络地址＋主机地址 或 IP地址=主机地址＋子网地址＋主机地址。

计算机的IP地址也有两部分组成，一部分为网络标识，一部分为主机标识：

同一网段的计算机网络部分相同，一个计算机拥有一个ip地址。

路由器连接不同网段，负责不同网段之间的数据转发

交换机连接的是同一网段的计算机。

计算机在和其他计算机通信之前，首先要判断目标IP地址和自己的IP地址是否在一个网段，这决定了数据链层的目标MAC地址是目标计算机的还是路由器接口的MAC地址。

 

IP地址格式：
IP地址用32位二进制来表示，也就是32比特，换算成字节，就是4个字节。
这些位通常被分割为4个部分，每一部分8位二进制，中间使用符号“.”分开，分成4部分的二进制地址，10101100.00010000.00011110.00111000， IP地址经常被写成十进制的形式，于是，上面的IP地址可以表示为“172.16.30.56”。IP地址的这种表示法叫做“点分十进制表示法”。

将IP地址分为第1部分，第2部分、第3部分和第4部分。

 

子网掩码的作用：
子网掩码（Subnet Mask）又叫网络掩码、地址掩码，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。由全1和全0组成，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。

IP地址与子网掩码相与，得到ip地址的网络号：

同一个网段的中的计算机子网掩码相同，计算机的网关就就是到其他网段的出口，也就是路由器接口地址。路由器接口使用的地址可以是本网段中任何一个地址，不过通常使用该网段的最后一个可用的地址，这是为了尽可能避免和网络中的计算机地址冲突。

IP地址分类：
A类地址：
网络地址的最高位是0的地址为A类地址。网络ID是0不能用，127作为保留网段，因此A类地址的第1部分取值范围1-126。
A类网络默认子网掩码为255.0.0.0。主机ID由第2部分、第3部分和第4部分组成，每部分的取值范围0-255，共256种取值，你要是学过排列组合就知道，一个A类网络主机数量是256×256×256=166777216，这里还需减去2，主机ID全0的地址代表网段，不能给计算机使用，而主机ID全部为1的地址为广播地址。
 
B类地址：
网络地址的最高位是10的地址为B类地址。IP地址第1部分的取值范围为128-191。
B类网络默认子网掩码为255.255.0.0。主机ID由第3部分和第4部分组成，每个B类网络可以容纳的最大主机数量256×256-2=65023。

C类地址：
网络地址的最高位是110的地址为C类地址。IP地址第1部分的取值范围为192-223。
C类网络默认子网掩码为255.255.255.0。主机ID由第4部分组成，每个C类网络可以容纳的最大主机数量256-2=254。

D类地址：
网络地址的最高位是1110的地址为D类地址。D类地址第1部分的取值范围为224-239。用于多播（也称为组播）的地址，组播地址没有子网掩码，不能给计算机使用，只能用于数据包的目标ip地址。
 
网络地址的最高位是11110的地址为E类地址。第一部分取值范围240-254，保留为今后使用，在本书中并不讨论这些类型的地址（并且你也不要求了解这些内容）。

 

IP地址分类助记图，记住每类IP的地址范围，ip地址的第一部分可以区分是哪类地址：

 

保留的IP地址，注意分配给设备的ip不能是保留ip地址，要跳过保留ip地址：
主机ID全为0的地址(网段地址)：特指某个网段，比如192.168.10.0 255.255.255.0，指192.168.10.0网段。
主机ID全为1的地址(广播地址)：特指该网段的全部主机，如果你的计算机发送数据包使用主机ID全是1的IP地址，数据链层地址用广播地址FF-FF-FF-FF-FF-FF。
127.0.0.1：是本地环回地址，指本机地址，一般用来测试使用。回送地址(127.x.x.x)是本机回送地址(Loopback Address)，即主机IP堆栈内部的IP地址，操作系统协议栈自带的，不需要计算机有网卡就可以使用，可以使用\\127.0.0.1访问本地共享资源。
169.254.0.0：169.254.0.0-169.254.255.255  实际上是自动私有IP地址。
0.0.0.0：如果计算机的IP地址和网络中的其他计算机地址冲突，使用ipconfig命令看到的就是0.0.0.0，子网掩码也是0.0.0.0，

公网地址：
公有地址分配和管理由Inter NIC（Internet Network Information Center 因特网信息中心）负责。各级ISP使用的公网地址都需要向Inter NIC提出申请，有Inter NIC统一发放，这样就能确保地址块不冲突。
公网地址全球统一规划，网段不能冲突和叠加。

私网地址：
创建IP寻址方案的人也创建了私网IP地址。这些地址可以被用于私有网络，在Internet没有这些IP地址，Internet上的路由器也没有到私有网络的路由表。私网地址访问Internet需要NAT或PAT，网络地址转化，数据包的源地址被改成私网地址，目标地址还是不变的，实现从公网到私网的数据通信。
下面是保留的私网地址。
A类：10.0.0.0 255.0.0.0，保留了一个A类网络。
B类：172.16.0.0 255.255.0.0～172.31.0.0  255.255.0.0，保留了16个B类网络。
C类：192.168.0.0 255.255.255.0～192.168.255.0 255.255.255.0，保留了256个C类网络。

 

子网划分：
子网划分，就是借用现有网段的主机位做子网位，划分出多个子网，记住是拿出现有网段的主机位前几位进行子网划分的。等长子网划分就是将一个网段等分成多个网段，也就是等分成多个子网，子网划分的目的是避免公网地址的浪费，节约ip资源。

子网划分的任务包括两部分：
确定子网掩码的长度。
确定子网中第一个可用的IP地址和最后一个可用的IP地址。

等分成两个子网：

 
要想分成4个子网，你需要将子网掩码往右移动两位，这样第1位和第2位就变为网络位。你就可以分成4个子网，第1位和第2位为00是A子网，01是B子网，10是C子网，11是D子网。

每个子网的最后一个地址都是本子网的广播地址，不能分配给计算机使用，的A子网的63、B子网的127、C子网的191和D子网的255

把一个C类网络等分成8个子网，如图5-40所示，子网掩码需要往右移3位。才能划分出8个子网，第1位、第2位和第3位都变成网络位。

将131.107.0.0 255.255.0.0等分成2个子网。子网掩码往右移动1位，就能等分成两个子网。

A类网络42.0.0.0 255.0.0.0等分成4个子网为例，写出各个子网的第一个和最后一个可用的IP地址。
 

子网划分注意点：
子网划分需要注意的几点：
将一个网络等分成2个子网，每个子网肯定是原来的一半，从中间不断划分的，子网地址范围不可重叠

变长子网划分：

每个子网的子网掩码取决于该地址块是255除了几次2得到的，除一次2，子网掩码向后增加一位1。

总结：如果一个子网地址块是原来网段的，子网掩码就在原网段的基础上后移n位，不等长子网，子网掩码也不同。

 

点到点网络的子网掩码：

 

子网掩码的二进制写法以及相对应的CIDR的斜线表示:

IP地址有“类”的概念，A类地址默认子网掩码255.0.0.0、B类地址默认子网掩码255.255.0.0、C类地址默认子网掩码255.255.255.0。等长子网划分和变长子网划分，打破了IP地址“类”的概念，子网掩码也打破了字节的限制，这种子网掩码被称为VLSM（Variable Length Subnet Masking，可变长子网掩码）

这种方式的也可以使得Internet上的路由器路由表大大精简，被称为CIDR（无类域间路由，Classless Inter-Domain Routing），子网掩码中1的个数被称为CIDR值

 

判断ip地址所属的网段：
IP地址中主机位归0就是该主机所在的网段。
判断192.168.0.101/26所属的子网，ip地址与子网掩码相与，得到的子网地址就是网络位的地址，主机位全为0。
 
判断192.168.0.101/27所属的子网。

判断一个地址属于哪个网段