网络TCP/IP基础（IP地址与子网划分）

目录

前言

一、IP地址

1、IP地址的格式

2、IP地址的分类

（1）A类地址

（2）B类地址

（3）C类地址

（4）其它地址

3、Internet上的IP地址

4、IP地址数制转换

（1）二进制转十进制

（2）十进制转二进制

二、子网划分

1、子网划分的原因

2、子网划分的原理

3、子网划分的应用

结语

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前言

     现在网络中常用的IP地址版本是IPv4，随着Internet的快速发展，接入Internet的站点越来越多，导致IP地址资源越来越少，为了更好地利用现有的IP地址资源，减少浪费，可以把IP地址进一步划分为更小的网络，即子网划分，下面介绍一下IP地址(IPv4)和子网划分

一、IP地址

1、IP地址的格式

     互联网上连接的网络设备和计算机都有唯一的地址，以此作为该主机在Intermet上的唯一标识，称其为IP地址，在计算机网络中，每个被传输的数据包也要包括一个源IP地址和一个目的IP地址，IP地址由32位二进制数组成，将组成计算机IP地址的32位二进制数分成四段，每段八位，中间用点隔开，然后将每八位二进制数转换成十进制数（这种形式称为点分十进制），这样，计算机的IP地址就变成了我们常见的IP地址

2、IP地址的分类

     IP地址由两部分组成：网络部分（netlD）和主机部分（hostlD），网络部分用于标识不同的网络，主机部分用于标识在一个网络中特定的主机，IP地址的网络部分由 IANA （Internet Assigned Numbers Authority，Internet 地址分配机构）统一分配，以保证IP地址的唯一性，为了便于分配和管理，IANA将IP地址分为A、B、C、D、E五类，按照二进制表示方法根据IP地址前几个比特位，可以判断IP地址属于哪类

（1）A类地址

     在A类地址中，规定第1个八位组为网络部分，其余三个八位组为主机部分，即A类地址＝网络部分＋主机部分＋主机部分＋主机部分
     IP地址的前几个比特位称为引导位，对A类地址来说，它的第1个八位组的第1个比特位是0，因此它的第1个八位组的范围就是00000000～01111111，换算成十进制就是0～127，其中127是一个比较特殊的地址，我们用于本机测试的地址就是127.0.0.1，由于A类地址的第一个地址块（网络号为0）和最后一个地址块（网络号为127）保留使用，即全0表示本地网络，全1表示保留作诊断用，因此A类地址的有效网络范围为1～126，全世界只有126个A类网络，每个A类网络可以拥有的主机数就是后面24个比特位的组合，为224个，主机部分也不能全为0或全为1，全为0代表的是网络ID，全为1代表的是本网络的广播地址，因此每个A类网络拥有的最大可用主机数为2的24次方-2（公式为2的n次方-2，n为IP地址中主机部分的比特数），A类地址适宜在大型网络中使用

（2）B类地址

     在B类地址中，规定前两个八位组为网络部分，后两个八位组为主机部分，即B类地址=网络部分+网络部分+主机部分+主机部分
     B类地址中作为引导位的前两个比特位必须是10，因此它的网络部分的范围就是
10000000.00000000~10111111.11111111，其中第一个八位组换算成十进制就是128~191，B类地址的有效网络范围是网络部分中后14个比特位的组合，为2的14次方个，每个B类地址拥有的最大主机数为2的16次方-2，B类地址适宜在中等规模的网络中使用

（3）C类地址

     在C类地址中，规定前三个八位组为网络部分，最后一个八位组为主机部分，即C类地址=网络部分+网络部分+网络部分+主机部分
     C类地址中作为引导位的前三个比特位必须是110，因此它网络部分的范围就是11000000.00000000.00000000~11011111.11111111.11111111，其中第一个八位组换算成十进制就是192~223， C类地址的有效网络范围是网络部分中后21个比特位的组合，为2的21次方个，每个C类地址拥有的最大主机数为2的8次方-2，C类地址适合在主机数量比较少的中小型网络中使用

（4）其它地址

     D类地址是用于组播通信的地址， E类地址是用于科学研究的保留地址，它们都不能在互联网上作为节点地址使用

3、Internet上的IP地址

     目前在Internet上只使用A、B、C这三类地址，而且为了满足企业用户在intranet(企业内部网)上使用的需求，从A、B、C这三类地址中分别划出一部分地址供企业内部网络使用，这部分地址称为私有地址，私有地址是不能在Internet上使用的，私有地址包括以下三组
     10.0.0.0~10.255.255.255
     172.16.0.0~172.31.255.255
     192.168.0.0– 192.168.255.255

4、IP地址数制转换

     IPv4地址由32位二进制数组成，32位每八位二进制数转换成十进制数就是我们常见的IP地址，二进制特点是逢二进一，因此在二进制中，只有0和1两个数字符号，十进制基数是10，数值部分用十个不同的数字符号0、1、2、3、4、5、6、7、8、9来表示，逢十进一

（1）二进制转十进制

     要将二进制数转换为十进制数，通过按权展开相加即可，例如：110111=1x2的5次方+1x2的4次方+0x2的3次方+1x2的2次方+1x2的1次方+1x2的0次方=32+16+0+4+2+1=55

（2）十进制转二进制

     将一个十进制整数转换为二进制数可使用余数法，即：将要转换的十进制整数除以2，取余数；再用商除以2，再取余数，直到商等于0为止，将每次得到的余数按倒序的方法排列起来作为结果

二、子网划分

1、子网划分的原因

     为了满足不同网络对IP地址的需求，实现网络的层次性，节省IP地址，所以划分了子网，将掩码中主机位划分为网络位来使用
     经过子网划分后，IP地址的子网掩码不再是具有标准IP地址的掩码，由此IP地址可以分为两类：有类地址和无类地址
     有类地址：标准的IP地址（A，B，C三类）属于有类地址，A类地址掩码8位，B类地址掩码16位，C类地址掩码24位，都属于有类地址
     无类地址：为了更灵活地使用IP地址，需要根据需求对IP地址进行子网划分，使划分后的P地址不再具有有类地址的特征，这些地址称为无类地址
     划分子网除了具有充分利用IP资源和便于管理的优点之外，还能够为LAN提供基本的安全性，通过子网划分可以实现网络的层次性，一些大集团公司的网络层次较复杂，如集团公司可能由多个行业公司组成，各个行业公司又分为总公司和分公司，总公司内部又分为各个职能部门，这些复杂的层次关系单靠A、B.、C这三类地址是很难实现的

2、子网划分的原理

     子网划分是通过子网掩码的变化实现的，不同的子网掩码可以分割出不同的子网，需要将主机位借到网络位，如果将一位主机位借到网络位（一位有两种变化0、1），原有网段将被分为两部分，如果将两位主机位借到网络位（两位有四种变化00、01、10、 11），则网段被分为四部分，所以要将网段划分为四个小网段，只需将主机位的两位借到网络位即可，也就是把子网掩码的分界线向后挪两位（即借位充当网络位）就能实现，划分之后的四个小网段的网络部分通过借位的不同而加以区分

3、子网划分的应用

     子网数用来确定默认网段分为几段，子网IP数量用来确定这个划分后的子网段有多少个IP地址
     子网数=2的n次方（n为网络位接主机位的位数）
     子网IP数量=2的m次方（m为剩余主机位数）
     有效子网IP数量=2的m次方-2（网络标识位和广播地址位是不能用于主机的IP地址的，俗称掐头去尾）
     A类有效子网IP数量＝2的24次方-2＝16777214
     B类有效子网IP数量＝2的16次方-2=65534
     C类有效子网IP数量＝2的8次方-2=254

结语

     一般情况下不使用/31的掩码，而/32的拖码一般使用在配置Loopback接口地址时将其作为设备管理地址，这样可以节约地址，在子网划分时需要注意网段划分的分界点