IP地址、子网掩码与IP寻址【计算机网络】
目录
I. IP地址的定义与组成
II. A、B、C、D和E类网络
III. 子网掩码
IV. 子网掩码与IP地址的计算
IV.I 计算IP地址的网络地址
IV.II 广播地址的计算
IV.III 网段地址范围的计算
IV.IV 最大主机数量与可用主机数量的计算
IV.V 子网掩码自身的计算
V. IP寻址的过程
V.I 通过子网掩码
V.II 使用 CIDR(无类别域间路由) 查找路由的算法:
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I. IP地址的定义与组成
网络层的寻址地址，按IPv4长度为32比特。其中，整个IP地址又分为网络部分和主机部分，网络址
指明了一个子网的前缀(内中有很多主机)，主机地址指明了具体在一个网络中的某个主机，因此网
络地址往往是固定的，主机地址不固定，用来分配给各个主机。
例如一个IP地址为: 192.168.1.1, 且前24位为网络地址，则后8位为主机地址，即网络地址：
192.168.1.0、主机地址：0.0.0.1
II. A、B、C、D和E类网络
A类网络，前8位为网络地址，后24位为主机地址，子网掩码为255.0.0.0，支持224 – 2台主机，用
于规模特别大的网络使用，B类地址分配给一般的中型网络，C类地址分配给小型网络。
B类网络, 前16位为网络地址，后16位为主机地址，子网掩码为255.255.0.0，支持216 – 2台主机,
用于一般的中型网络。
C类网络, 前24位为网络地址，后8位为主机地址，子网掩码为255.255.255.0，支持28 – 2台主机，
用于给小型网络。
D类网络用于多点广播；E类网络因特网保留。
III. 子网掩码
子网掩码是一个32位的2进制数,（抓住主谓宾，它就是一个数） 它必须结合IP地址一起使用。
其中，子网掩码二进制中的1的个数代表了网络位数，0的个数代表了主机位数，通过子网掩码的1
和0，进而确定一个子网的网络部分和主机部分的长度。
子网掩码有两个作用:
(1) 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；
(2) 用于将一个大的IP网络划分为若干小的子网络
但对于我们学习而言，认识到子网掩码就是将某个IP地址划分成“网络地址”和“主机地址”两部分就
足够了。即给定一个IP地址，通过子网掩码，我们能够确定出它的主机部分是什么，网络部分是什
么，各自有多长？这些通过子网掩码与IP地址的运算可以实现。(下一部分)
IV. 子网掩码与IP地址的计算
子网掩码与IP地址的计算主要有四种类型，以IP为192.168.1.1，子网掩码为255.255.255.0 为例子:
IV.I 计算IP地址的网络地址
将IP地址与子网掩码做与运算，即可实现。
1 1 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1
&
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
=
1 1 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0
从而得到网络地址为:
1 1 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0
即192.168.1.0 (即前24位为网络地址，后8位为主机地址)
IV.II 广播地址的计算
网络地址不变，主机地址全部置为1，即得到广播地址。
继续前例，192.168.1.1 = 11000000 10101000 00000001 00000001
保留前24位网络地址，将最后8位全部置为1，得到广播地址:
11000000 10101000 00000001 11111111 = 192.168.1.255
IV.III 网段地址范围的计算
网络地址 + 1是第一个主机地址， 广播地址 – 1 是最后一个主机地址
于是有:
(第一个)起始主机地址: 192.168.1.0 + 1 = 192.168.1.1
(最后一个)末尾主机地址: 192.168.1.255 – 1 = 192.168.1.254
该子网地址范围为: [192.168.1.1, 192.168.1.254]
IV.IV 最大主机数量与可用主机数量的计算
最大主机数 = 2主机位数
可用主机数 = 最大主机数 – 2 (减去广播地址和网络地址)
本例: 最大主机数 = 28 = 256
可用主机数 = 256 – 2 = 254
IV.V 子网掩码自身的计算
子网掩码中1和0的个数可以确定一个子网的网络部分和主机部分的位数，因此当得知子网IP地址中
的网络部分和主机部分的位数，则可以反求出子网掩码:
例题: 一个局域网中的某台主机的 IP 地址是 176.68.160.12，使用 22 位作为网络地址，那么该局
域网的子网掩码是 ( )
a) 255.255.255.0 b) 255:255.248.0 c) 255.255.252.0 d) 255.255.0.0
于是，22位作为网络地址，说明子网掩码的前22位为1，后10位 0，从而确定选C。
V. IP寻址的过程
V.I 通过子网掩码
(1) 从收到的数据报的首部提取目的IP地址D。
(2) 先判断是否为直接交付。对路由器直接相连的网络逐个进行检查：用各网络的子网掩码和D逐
位相“与”，看结果是否和相应的网络地址匹配。 若匹配，则把分组进行直接交付（当然还需要把D
转换成物理地址，把数据报封装成帧发送出去），转发任务结束。否则就是间接交付，执行(3)
(3) 若路由表中有目的地址为D的特定主机路由，则把数据报传送给路由表中所指明的下一跳路由
器；否则，执行(4)
(4) 对路由表中的每一行（目的网络地址，子网掩码，下一跳地址），用其中的子网掩码和D逐位
相“与”（AND操作），其结果为N。若N与该行的目的网络地址匹配，则把数据报传送给该行指明
的下一跳路由器；否则，执行(5)。
(5) 若路由表中有一个默认路由，则把数据报传送给路由表中所指明的默认路由；否则，执行(6)。
(6) 报告转发分组出错。
V.II 使用 CIDR(无类别域间路由) 查找路由的算法:
(1) 从 ISP 收到的数据报中提取目的 IP 地址 D;
(2) 把 D 分别和 ISP 的路由器的路由表中已有的各项的掩码逐位相 “与”,将所得的逐位 AND 操作的
结果按顺序写出;
(3) 根据最长前缀匹配的原理选择目的网络, 把收到的数据报转发到所选择的匹配的目的网络, 即选
择匹配地址中更具体的一个。