ip、子网掩码、网关、默认网关

ip

ip地址 = 网络地址 + 主机地址（又称：网络号和主机号），我们把网络号相同的主机称之为本地网络中的主机，网络号不相同的主机称之为远程网络中的主机。本地网络中的主机可以直接相互通信，远程网络中的主机要相互通信必须通过本地网关（Gateway）来传递转发数据。

ip地址主要有A、B、C、D、E五类地址：

• A类：由1字节的网络地址和3字节主机地址组成，网络地址的最高位必须是“0”（网络地址全为0的地址被保留使用）。地址范围是1.0.0.0 到 127.255.255.255，主要分配给大量主机而局域网网络数量较少的大型网络；
• B类：由2个字节的网络地址和2个字节的主机地址组成，网络地址的最高两位必须是“10”。地址范围是128.0.0.0 到191.255.255.255，一般用于国际性大公司和政府机构；
• C类：由3字节的网络地址和1字节的主机地址组成，网络地址的最高位必须是“110”。地址范围是192.0.0.0 到223.255.255.255，用于一般小公司校园网研究机构等；
• D类：第一个字节由“1110”开始。全零(“0．0．0．0”)地址对应于当前主机。全“1”的IP地址(“255．255．255．255”)是当前子网的广播地址。地址范围是224.0.0.0 到 239.255.255.255，又称做广播地址，因此任何第一个字节大于223小于240的IP地址是多点播送地址。
• E类：由“11110”开始，地址范围是240.0.0.0 到255.255.255.255，暂时保留。

网络地址

计算网络地址就是判断网络中的计算机在不在同一网络，在就能通，不在就不能通，需要借助本地网关的帮助。

将IP地址和子网掩码全部转换为二进制形式，然后二者逐位相与的结果就是网络地址。

IP十进制：192.168.1.1
IP二进制：11000000 10101000 00000001 00000001

子网掩码十进制：255.255.255.0
子网掩码二进制：11111111 11111111 11111111 00000000

网络地址 = IP & 子网掩码
网络地址二进制：11000000 10101000 00000001 00000000
网络地址十进制：192.168.1.0

主机地址

IP与子网掩码的非的结果相与就是主机地址。

IP十进制：192.168.1.1
IP二进制：11000000 10101000 00000001 00000001

子网掩码十进制：255.255.255.0
子网掩码二进制：11111111 11111111 11111111 00000000

主机地址 = IP & (~子网掩码)
主机地址二进制：00000000 00000000 00000000 00000001
主机地址十进制：0.0.0.1

子网

为了确定网络区域，分开主机和路由器的每个接口，从而产生了若干个分离的网络岛，这些独立的网络岛叫做子网(subnet)。

子网掩码

子网掩码的表示方法

（1）点分十进制表示法
二进制转换十进制，每8位用点号隔开。

例如：子网掩码二进制11111111.11111111.11111111.00000000，表示为255.255.255.0

（2）CIDR斜线记法
IP地址/n

例1：192.168.1.100/24，其子网掩码表示为255.255.255.0，二进制表示为11111111.11111111.11111111.00000000

例2：172.16.198.12/20，其子网掩码表示为255.255.240.0，二进制表示为11111111.11111111.11110000.00000000

不难发现，例1中共有24个１，例2中共有20个１，所以n是这么来的。运营商ISP常用这样的方法给客户分配IP地址。

注：n为1到32的数字，表示子网掩码中网络号的长度，通过n的个数确定子网的主机数=2^(32-n)-2（-2的原因：主机位全为0时表示本网络的网络地址，主机位全为1时表示本网络的广播地址，这是两个特殊地址）。

为什么要使用子网掩码？

子网掩码可以分离出IP地址中的网络地址和主机地址。如果两台主机要通信，首先要判断是否处于同一网段，即网络地址是否相同。如果相同，那么可以把数据包直接发送到目标主机，否则就需要路由网关将数据包转发送到目的地。

可以这么简单的理解：A主机要与B主机通信，A和B各自的IP地址与A主机的子网掩码进行and运算，看得出的结果：

• 结果如果相同，则说明这两台主机是处于同一个网段，这样A可以通过ARP广播发现B的MAC地址，B也可以发现A的MAC地址来实现正常通信。
• 如果结果不同，ARP广播会在本地网关终结，这时候A会把发给B的数据包先发给本地网关，网关再根据B主机的IP地址来查询路由表，再将数据包继续传递转发，最终送达到目的地B。

子网掩码的分类

（1）缺省子网掩码
也叫默认子网掩码，即未划分子网，对应的网络号的位都置 1 ，主机号都置 0 。

未做子网划分的IP地址：网络号＋主机号，则：

• A类网络缺省子网掩码： 255.0.0.0，用CIDR表示为/8
• B类网络缺省子网掩码： 255.255.0.0，用CIDR表示为/16
• C类网络缺省子网掩码： 255.255.255.0，用CIDR表示为/24

（2）自定义子网掩码

将一个网络划分子网后，把原本的主机号位置的一部分给了子网号，余下的才是给了子网的主机号。其形式如下：

做子网划分后的IP地址：网络号＋子网号＋子网主机号，举个例子：

• 192.168.1.100/25，其子网掩码表示：255.255.255.128，意思就是将192.168.1.0这个网段的主机位的最高1位划分为了子网。

网关

计算机的网关（Gateway）就是到其他网段的出口，也就是路由器接口IP地址。路由器接口使用的IP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第一个可用的地址或最后一个可用的地址，这是为了尽可能避免和本网段中的主机地址冲突。

在如下拓扑图示例中，A与B，C与D，都可以直接相互通信（都是属于各自同一网段，不用经过路由器），但是A与C，A与D，B与C，B与D它们之间不属于同一网段，所以它们通信是要经过本地网关，然后路由器根据对方IP地址，在路由表中查找恰好有匹配到对方IP地址的直连路由，于是从另一边网关接口转发出去实现互连。

默认网关

默认网关地址是主机位除了最后一位全置1后得到的。

假设现有一个ip地址为193.6.7.0/24，根据网络前缀24可知前24位为网络位，后8位为主机位，因此该网络的默认网关地址就是IP地址193.6.7.11111110（加粗的部分为网络位），换算成十进制数即193.6.7.254/24。

一台主机可以有多个网关。默认网关的意思是一台主机如果找不到可用的网关，就把数据包发给默认指定的网关，由这个网关来处理数据包。现在主机使用的网关，一般指的是默认网关。一台电脑的默认网关是不可以随随便便指定的，必须正确地指定，否则一台电脑就会将数据包发给不是网关的主机，从而无法与其他网络的主机通信。默认网关的设定有手动设置和自动设置两种方式。

（1）手动设置
手动设置适用于电脑数量比较少、TCP/IP 参数基本不变的情况，比如只有几台到十几台电脑。因为这种方法需要在联入网络的每台电脑上设置“默认网关”，非常费劲，一旦因为迁移等原因导致必须修改默认网关的 IP 地址，就会给网管带来很大的麻烦，所以不推荐使用。

在 Windows 9x 中，设置默认网关的方法是在“网上邻居”上右击，在弹出的菜单中点击“属性”，在网络属性对话框中选择“TCP/IP协议”，点击“属性”，在“默认网关”选项卡中填写新的默认网关的 IP 地址就可以了。

需要特别注意的是：默认网关必须是电脑自己所在的网段中的 IP 地址，而不能填写其他网段中的 IP 地址。

（2）自动设置

自动设置就是利用 DHCP（Dynamic Host Configuration Protocol, 动态主机配置协议）服务器来自动给网络中的电脑分配 IP 地址、子网掩码和默认网关 。这样做的好处是一旦网络的默认网关发生了变化时，只要更改了 DHCP 服务器中默认网关的设置，那么网络中所有的电脑均获得了新的默认网关的 IP 地址。这种方法适用于网络规模较大、TCP/IP 参数有可能变动的网络。另外一种自动获得网关的办法是通过安装代理服务器软件（如MS Proxy）的客户端程序来自动获得，其原理和方法和 DHCP 有相似之处。由于篇幅所限，就不再详述了。