IPv4 地址分类及地址段划分规则

前言

IP 地址包括两部分：网络 ID（网络地址） + 主机 ID（主机地址）
网络 ID 用于不同网络寻址； 主机 ID 用于局域网内通讯

IP 地址分类

根据 IP 地址(二进制下)前缀数字的不同情况，划分为 A,B,C,D,E 5个类别，如下图
（本文我们主要介绍 A,B,C 三类）

A类地址

1. 第 1 字节为网络地址，其他 3 字节为主机地址，第 1 个字节第一位固定为 0
2. 网络号范围： 1.0.0.0 - 126.0.0.0
3. 包含私有地址和保留地址
   1. 私有地址：10.X.X.X （局域网中使用的地址）
   2. 保留地址：127.X.X.X
4. 主机数量：千万台

B 类地址

1. 第 1.2 字节为网络地址，其他为主机地址，第 1 个字节前两位固定为 10
2. 网络信号范围：128.0.0.0 - 191.255.0.0
3. 包含私有地址和保留地址
   • 私有地址：172.16.0.0—172.31.255.255
   • 保留地址：169.254.X.X （IP 地址为自动获取，且无可用 DHCP 服务时，分配该地址）
   • 广播地址：191.255.255.255
4. 主机数量：最大 65534 台

C 类地址

1. 第 1.2.3 字节为网络地址，第 4 字节为主机地址，第 1 个字节前三位固定为 110
2. 网络信号范围：192.0.0.0—223.255.255.0
3. 包含私有地址和保留地址
   • 私有地址：192.168.X.X
4. 主机数量：最大 254 台

上述 IP 分类的局限性

上述 A，B，C 三类网段主机数量跨度太大： 254 -> 65534 -> 千万级
由于各种企业所需网络中的主机规模千差万别，上述分类方式无法满足各类企业的需要，于是诞生了 VLSM 和 CIDR 划分方式。

VLSM vs CIDR

VLSM（Variable Length Subnet Mask，可变长子网掩码） ，规定了如何在一个进行了子网划分的网络中的不同部分使用不同的子网掩码。
VLSM其实就是相对于类的IP地址来说的。A类的第一段是网络号（前八位），B类地址的前两段是网络号（前十六位），C类的前三段是网络号（前二十四位）。而 VLSM 的作用就是在这几类 IP 地址的基础上，从它们的主机地址部分借出相应的位数来做网络地址，也就是增加网络地址的位数。各类网络可以用来再划分子网的位数为：A 类有二十四位可以借，B 类有十六位可以借，C 类有八位可以借（可以再划分的位数就是主机号的位数。实际上不可以都借出来，因为IP地址中必须要有主机号的部分，而且主机号部分剩下一位是没有意义的，所以在实际中可以借的位数是在上面那些数字中再减去2，借的位作为子网部分）。

CIDR（Classless Inter-Domain Routing，无类别域间路由） ，无类别域间路由是基于可变长子网掩码（VLSM)来进行任意长度的前缀的分配的。CIDR包括：指定任意长度的前缀的可变长子网掩码技术。遵从 CIDR 规则的地址有一个后缀说明前缀的位数，例如 192.168.0.0/16。

划分方式示例

IP 地址 + 子网掩码
将子网掩码转换成二进制形式，掩码前 N 位为 1 时，表示 IP 地址的前 N 位是网络地址。

示例1：子网掩码

IP 地址：192.168.0.100
子网掩码：255.255.255.192

IP 地址二进制： 11000000 10101000 00000000 01100100
子网掩码二进制： 11111111 11111111 11111111 11000000
子网掩码前 26 位为 1 ： 表示 IP 地址前 26 位为网络地址，后六位为主机地址

将 IP 地址的主机地址全部设置为 1 ，即对应的广播地址：11000000 10101000 00000000 01111111 —> 192.168.0.127

示例2：合并网段

现有以下 4 个网段需要合并
192.168.0.0，192.168.1.0，192.168.2.0，192.168.3.0

4 个网段区别为上图标红内容，第 23 位和第 24 位

我们使用 192.168.0.0/22 即可表示
11000000 10101000 00000000 00000000 到
11000000 10101000 00000011 11111111 的地址，
即：192.168.0.0 - 192.168.3.255
对应子网掩码为： 11111111 11111111 11111100 00000000 -> 255.255.252.0 （前 22 位为 1）

示例3：划分子网

现有一个网段地址 193.168.1.0/24 ，我们需要将该网段再细分 4 个网段

由于需要在细分 4 个网段，我们需要借 2 位来表示 4 个网段（ 5 - 8 需要借 3 位，9 - 16 需要借 4 位，以此类推）
11000000 10101000 00000001 00000000

借 2 位后，我们便可划分如下 4 个子网段：

• 11000000 10101000 00000001 00000000 到 11000000 10101000 00000001 00111111
• 11000000 10101000 00000001 01000000 到 11000000 10101000 00000001 01111111
• 11000000 10101000 00000001 10000000 到 11000000 10101000 00000001 10111111
• 11000000 10101000 00000001 11000000 到 11000000 10101000 00000001 11111111

十进制表示：

网段	地址范围
192.168.1.0/26	192.168.1.0 ~ 192.168.0.63
192.168.1.64/26	192.168.1.64 ~ 192.168.1.127
192.168.1.128/26	192.168.1.128 ~ 192.168.1.191
192.168.1.192/26	192.168.1.192 ~ 192.168.1.255

总结

本文介绍了 IPv4 基本的分类方式。以及更细化的 CIDR VLSM 划分方式。
CIDR 和 VLSM 之间的主要区别 CIDR 是聚合网络，与之相反，VLSM 是将网络细分为多个子网。