IPV4地址详细解析

ipv4编址

IP地址是可以将因特网上的每一台主机、路由器进行标识,让设备可以接收来自互联网设备的信息,可以将ip地址想象成网购的收货地址。ipv4是由32位比特位标识的,常用点分十进制表示,每个字节用十进制标识,字节之间用点号分隔。例如:

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分类IPV4地址

ip地址由两级层次结构组成:网络号+主机号(net+host)。根据主机号和数位不同,将ip地址分为五类。IPV4地址详细解析_第1张图片

IPV4地址详细解析_第2张图片

1.分类

A类地址

网络号长度为8,主机号长度为24。网络号长度为8位,首位固定为0,可用的长度为7位,理论上有27 =128个网络号,但是下面情况保留不分配:

  • 网络号全为0时,000000000.00000000.00000000.00000000到00000000.11111111.11111111.11111111即0.0.0.0 — 0.255.255.255不分配
  • 网络号全为1时(除第一位),01111111.00000000.00000000.00000000到01111111.11111111.11111111.11111111即127.0.0.0—127.255.255.255不分配
  • 网络号为10的地址为专用地址也不分配

所以共有128-3=125个可用网络号。当主机号全0为网络地址,主机号全为1时为广播地址所以A类主机号有224-2个.

A类地址的覆盖范围为0.0.0.0-127.255.255.255 可以用于分配的为1.0.0.0-126.255.255.255共有125*(224-2)个

B类地址

IPV4地址详细解析_第3张图片

B类IP地址网络号16位+主机号16位,网络号前两位固定10不变。第一个可用的ip为10000000.00000000.00000000.00000000为128.0.0.0,最后一个可用的ip为10111111.11111111.11111111.11111111,即191.255.255.255覆盖范围为128.0.0.0——191.255.255.255每一个B类网络最大分配的IP地址数量为216-2=65534个,所有的B类网络所含有的Ip地址为网络数乘以主机数,214*(216-2)

C类网络

IPV4地址详细解析_第4张图片

C类IP地址为24位网络号加8位主机号,网络号前三位固定为110,最大可用的网络数为221,最大可用主机数位28-2=254个,覆盖范围为192.0.0.0——223.255.255.255。

D 类网络

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组播地址,覆盖范围为224.0.0.0-239.255.255.255

E类网络

保留地址,还未被使用,覆盖范围为240.0…0.0-255.255.255.255

2.特殊的ip地址

  • 网络号全为0,之前在A类IP地址提到的,不分配用于表示本网络中的特定主机
  • 网络号为127,127.x.x.x为环回地址,用于网络软件测试和本地进程之间的通信
  • 主机号全为0,网络地址
  • 主机号全为,广播地址,将分组以广播的方式发送给网络内的所有主机,比如发给192.168.1.255的报文将发给192.168.1.0网络内的所有主机

3.专用ip地址

IPV4地址详细解析_第5张图片

  • 用于使用ip协议但是不接入互联网的内部网络,或者在出口完成地址转换的内部网络
  • 如果源ip和目的ip使用了专用的地址,路由器认为这是内部使用的地址不会将分组转发到互联网

子网划分

我们知到一个C类网络最大支持的主机数位254,一个B类网络最大支持的主机数为65534,如果一个单位有400台主机需要上网,c类网络不足够,B类网络太浪费,这时候就需要划分子网将400台主机分成两部分,购买2个C类网络就可以解决问题。

没有划分子网前ip地址是有两级组成,网络号和主机号,划分后变成了三级结构:

  • 网络号(netID)-高bit位

  • 子网号(subID)-原来主机号的部分比特

  • 主机号(hostID)-低位bit

    IPV4地址详细解析_第6张图片## 子网划分

我们知到一个C类网络最大支持的主机数位254,一个B类网络最大支持的主机数为65534,如果一个单位有400台主机需要上网,c类网络不足够,B类网络太浪费,这时候就需要划分子网将400台主机分成两部分,购买2个C类网络就可以解决问题。

没有划分子网前ip地址是有两级组成,网络号和主机号,划分后变成了三级结构:

  • 网络号(netID)-高bit位

  • 子网号(subID)-原来主机号的部分比特

  • 主机号(hostID)-低位bit

    IPV4地址详细解析_第7张图片

我们知道子网划分是将一个大的网络划分成几个小的网络,怎么判断自己所连接的网络是否进行了子网划分,答案是通过子网掩码,使用子网掩码可以找到IP地址中的子网部分。

子网掩码使用连续的1对应网络号和子网号,使用连续的bit0对应主机号,默认的子网掩码是不进行子网划分的,A类地址的默认子网掩码为255.0.0.0,B类为255.255.0.0,C类为255.255.255.0.

IPV4地址详细解析_第8张图片

例子

已知网络的地址为218.75.230.0,将这个网络划分成两个子网,请计算子网掩码?




解答:
 划分成两个子网,需要向主机位借一位(0,1两种状态),我们可以判断这是一个c类网络24位网络号+8个主机号,所以子网掩码为:24位网络号+1位子网号,连续25个1和7个连续为0的主机位。
 11111111.11111111.11111111.10000000=》255.255.255.128

无分类编址CIDR

为什么需要无分类编址,虽然划分子网在一定程度上缓解了互联网发展中遇到的困难,但是IP地址还是存在很大程度的浪费,基于此无分类编址(CIDR)产生了。

CIDR:

  • 消除了分类地址的界限以及划分子网的概念,可以更加有效的利用IP地址。
  • 采用斜线记法,在ip地址后面加上/,斜线后面的数字代表网络数。

例如:

200.23.16.0/23

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表示前23位为网络位,后9位为主机编号。

子网掩码

由于计算机无法通过“/”来识别ip地址的网络地址,所以出现了地址掩码,也称为子网掩码,虽然没有划分子网的概念,但是延用了子网掩码的方法,"/"是为了方便人类去观察,在计算机中用子网掩码告诉计算机怎么划分的,比如/20的地址掩码是11111111.11111111.11110000.00000000,两种表达的是一个意思。

最小地址、最大地址、最大ip地址数量

如果知道CIDR中的任意一个地址,就可以知道该地址中的最小地址(主机号全为0)和最大地址(主机号全为1)。

最大ip地址数量为2主机数

例子:

求128.14.35.7/20的最小地址、最大地址、地址数量、地址掩码。

解答:20位网络号,12位主机号,所以将地址划分

128.14.0010 0011.00000111

  • 最小地址:

128.14.0010 0000.00000000 =128.14.32.0

  • 最大地址:

128.14.0010 1111.11111111=129…14.47.255

  • 最大ip地址数:

212

  • 地址掩码:

11111111.11111111.11110000.00000000=255.255.240.0

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