IP和子网掩码

    IP以及子网掩码的计算,不管你工作也好,学习也好,考试也罢,这是一个无法绕过的槛,摘录三篇他人文章,相信你看了后,也就差不多了。我也受益于此数文,在这也顺致谢意,可惜不知道原创者为何人了。
 
 
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IP和子网掩码
我们都知道,IP是由四段数字组成,在此,我们先来了解一下3类常用的IP
  A类IP段  0.0.0.0 到127.255.255.255
  B类IP段  128.0.0.0 到191.255.255.255
  C类IP段  192.0.0.0 到223.255.255.255
  XP默认分配的子网掩码每段只有255或0
  A类的默认子网掩码 255.0.0.0     
  B类的默认子网掩码 255.255.0.0   
  C类的默认子网掩码 255.255.255.0 一个子网最多可以容纳254台电脑 2^8-2
  我以前认为,要想把一些电脑搞在同一网段,只要IP的前三段一样就可以了,今天,我才知道我错了。如果照我这说的话,一个子网就只能容纳254台电脑?真是有点笑话。我们来说详细看看吧。
  要想在同一网段,只要网络标识相同就可以了,那要怎么看网络标识呢?首先要做的是把每段的IP转换为二进制。(有人说,我不会转换耶,没关系,我们用Windows自带计算器就行。打开计算器,点查看>科学型,输入十进制的数字,再点一下“二进制”这个单选点,就可以切换至二进制了。)
  把子网掩码切换至二进制,我们会发现,所有的子网掩码是由一串连续的1和一串连续的0组成的(一共4段,每段8位,一共32位数)。
  255.0.0.0   11111111.00000000.00000000.00000000
  255.255.0.0  11111111.11111111.00000000.00000000
  255.255.255.0 11111111.11111111.11111111.00000000
  这是A/B/C三类默认子网掩码的二进制形式,其实,还有好多种子网掩码,只要是一串连续的1和一串连续的0就可以了(每段都是8位)。如11111111.11111111.11111000.00000000,这也是一段合法的子网掩码。子网掩码决定的是一个子网的计算机数目,计算机公式是2的m次方,其中,我们可以把m看到是后面的多少颗0。如255.255.255.0转换成二进制,那就是11111111.11111111.11111111.00000000,后面有8颗0,那m就是8,255.255.255.0这个子网掩码可以容纳2的8次方(台)电脑,也就是256台,但是有两个IP是不能用的,那就是最后一段不能为0和255,减去这两台,就是254台。我们再来做一个。
  255.255.248.0这个子网掩码可以最多容纳多少台电脑?
  计算方法:
  把将其转换为二进制的四段数字(每段要是8位,如果是0,可以写成8个0,也就是00000000)
  11111111.1111111.11111000.00000000
  然后,数数后面有几颗0,一共是有11颗,那就是2的11次方,等于2048,这个子网掩码最多可以容纳2048台电脑。
  一个子网最多可以容纳多少台电脑你会算了吧,下面我们来个逆向算法的题。
  一个公司有530台电脑,组成一个对等局域网,子网掩码设多少最合适?
  首先,无疑,530台电脑用B类IP最合适(A类不用说了,太多,C类又不够,肯定是B类),但是B类默认的子网掩码是255.255.0.0,可以容纳6万台电脑,显然不太合适,那子网掩码设多少合适呢?我们先来列个公式。
  2的m次方=560
  首先,我们确定2一定是大于8次方的,因为我们知道2的8次方是256,也就是C类IP的最大容纳电脑的数目,我们从9次方一个一个试2的9次方是512,不到560,2的10次方是1024,看来2的10次方最合适了。子网掩码一共由32位组成,已确定后面10位是0了,那前面的22位就是1,最合适的子网掩码就是:11111111.11111111.11111100.00000000,转换成10进制,那就是255.255.252.0。
  分配和计算子网掩码你会了吧,下面,我们来看看IP地址的网段。
  相信好多人都和偶一样,认为IP只要前三段相同,就是在同一网段了,其实,不是这样的,同样,我样把IP的每一段转换为一个二进制数,这里就拿IP:192.168.0.1,子网掩码:255.255.255.0做实验吧。
  192.168.0.1
  11000000.10101000.00000000.00000001
  (这里说明一下,和子网掩码一样,每段8位,不足8位的,前面加0补齐。)
  IP    11000000.10101000.00000000.00000001
  子网掩码  11111111.11111111.11111111.00000000
  在这里,向大家说一下到底怎么样才算同一网段。
  要想在同一网段,必需做到网络标识相同,那网络标识怎么算呢?各类IP的网络标识算法都是不一样的。A类的,只算第一段。B类,只算第一、二段。C类,算第一、二、三段。
  算法只要把IP和子网掩码的每位数AND就可以了。
  AND方法:0和1=0 0和0=0 1和1=1
  如:And 192.168.0.1,255.255.255.0,先转换为二进制,然后AND每一位
  IP      11000000.10101000.00000000.00000001
  子网掩码    11111111.11111111.11111111.00000000
  得出AND结果  11000000.10101000.00000000.00000000
  转换为十进制192.168.0.0,这就是网络标识,
  再将子网掩码反取,也就是00000000.00000000.00000000.11111111,与IP AND
  得出结果00000000.00000000.00000000.00000001,转换为10进制,即0.0.0.1,
  这0.0.0.1就是主机标识。要想在同一网段,必需做到网络标识一样。
  我们再来看看这个改为默认子网掩码的B类IP
  如IP:188.188.0.111,188.188.5.222,子网掩码都设为255.255.254.0,在同一网段吗?
  先将这些转换成二进制
  188.188.0.111 10111100.10111100.00000000.01101111
  188.188.5.222 10111100.10111100.00000101.11011010
  255.255.254.0 11111111.11111111.11111110.00000000
  分别AND,得
  10111100.10111100.00000000.00000000
  10111100.10111100.00000100.00000000
  网络标识不一样,即不在同一网段。
  判断是不是在同一网段,你会了吧,下面,我们来点实际的。
  一个公司有530台电脑,组成一个对等局域网,子网掩码和IP设多少最合适?
  子网掩码不说了,前面算出结果来了11111111.11111111.11111100.00000000,也就是255.255.252.0
  我们现在要确定的是IP如何分配,首先,选一个B类IP段,这里就选188.188.x.x吧
  这样,IP的前两段确定的,关键是要确定第三段,只要网络标识相同就可以了。我们先来确定网络号。(我们把子网掩码中的1和IP中的?对就起来,0和*对应起来,如下:)
  255.255.252.0 11111111.11111111.11111100.00000000
  188.188.x.x  10111100.10111100.??????**.********
  网络标识   10111100.10111100.??????00.00000000
  由此可知,?处随便填(只能用0和1填,不一定全是0和1),我们就用全填0吧,*处随便,这样呢,我们的IP就是
  10111100.10111100.000000**.********,一共有530台电脑,IP的最后一段1~254可以分给254台计算机,530/254=2.086,采用进1法,得整数3,这样,我们确定了IP的第三段要分成三个不同的数字,也就是说,把000000**中的**填三次数字,只能填1和0,而且每次的数字都不一样,至于填什么,就随我们便了,如00000001,00000010,00000011,转换成二进制,分别是1,2,3,这样,第三段也确定了,这样,就可以把IP分成188.188.1.y,188.188.2.y,188.188.3.y,y处随便填,只要在1~254范围之内,并且这530台电脑每台和每台的IP不一样,就可以了。
  有人也许会说,既然算法这么麻烦,干脆用A类IP和A类默认子网掩码得了,偶要告诉你的是,由于A类IP和A类默认子网掩码的主机数目过大,这样做无疑是大海捞针,如果同时局域网访问量过频繁、过大,会影响效率的,所以,最好设置符合自己的IP和子网掩码^_^
 
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子网掩码与子网划分
目录 :
一、摘要
二、子网掩码的概念及作用
三、为什么需要使用子网掩码
四、如何用子网掩码得到网络/主机地址
五、子网掩码的分类
六、子网编址技术
七、如何划分子网及确定子网掩码
八、相关判断方法
一、摘要
近期在我的论坛中大家对子网掩码以及子网划分的讨论比较多,因为前面也写了关于ip地址的教程,为了延续性,就写了这个关于子网掩码与子网划分的教程,学这篇教程需要一定的基础(高手当然除外),建议读过前面的关于ip的教程后,再读本教程。准备好了吗?我们开始吧!!
二、子网掩码的概念及作用
子网掩码是一个应用于TCP/IP网络的32位二进制值,它可以屏蔽掉ip地址中的一部分,从而分离出ip地址中的网络部分与主机部分,基于子网掩码,管理员可以将网络进一步划分为若干子网。
三、为什么需要使用子网掩码
虽然我们说子网掩码可以分离出ip地址中的网络部分与主机部分,可大家还是会有疑问,比如为什么要区分网络地址与主机地址?区分以后又怎样呢?那么好,让我们再详细的讲一下吧!
在使用TCP/IP协议的两台计算机之间进行通信时,我们通过将本机的子网掩码与接受方主机的ip地址进行'与'运算,即可得到目标主机所在的网络号,又由于每台主机在配置TCP/IP协议时都设置了一个本机ip地址与子网掩码,所以可以知道本机所在的网络号。
通过比较这两个网络号,就可以知道接受方主机是否在本网络上。如果网络号相同,表明接受方在本网络上,那么可以通过相关的协议把数据包直接发送到目标主机;如果网络号不同,表明目标主机在远程网络上,那么数据包将会发送给本网络上的路由器,由路由器将数据包发送到其他网络,直至到达目的地。在这个过程中你可以看到,子网掩码是不可或缺的!
四、如何用子网掩码得到网络/主机地址
既然子网掩码这么重要,那么它是如何分离出ip地址中的网络地址和主机地址的呢?
过程如下:
1.将ip地址与子网掩码转换成二进制;
2.将二进制形式的ip地址与子网掩码做'与'运算,将答案化为十进制便得到网络地址;
3.将二进制形式的子网掩码取'反';
4.将取'反'后的子网掩码与ip地址做'与'运算,将答案化为十进制便得到主机地址。
下面我们用一个例子给大家演示:
假设有一个I P 地址:192.168.0.1
子网掩码为:255.255.255.0
化为二进制为:I P 地址11000000.10101000.00000000.00000001
子网掩码11111111.11111111.11111111.00000000
将两者做'与'运算得:11000000.10101000.00000000.00000000
将其化为十进制得:192.168.0.0
这便是上面ip的网络地址,主机地址以此类推。
小技巧:由于观察到上面的子网掩码为C类地址的默认子网掩码(即未划分子网),便可直接看出网络地址为ip地址的前三部分,即前三个字节。
解惑:
什么?你还是不懂?问我为什么要做'与'运算而不是别的?其实你仔细观察一下上面的例子就应该能明白。
'1'在做'与'运算时,不影响结果,'0'在做'与'运算时,将得到0,利用'与'的这个特性,当管理员设置子网掩码时,即将子网掩码上与网络地址所对应的位都设为'1',其他位都设为'0',那么当作'与'时,ip地址中的网络号将被保留到结果中,而主机号将被置0,这样就解析出了网络号,解析主机号也一样,只需先把子网掩码取'反',在做'与'。
五、子网掩码的分类
1)缺省子网掩码:
即未划分子网,对应的网络号的位都置1,主机号都置0。
A类网络缺省子网掩码:255.0.0.0
B类网络缺省子网掩码:255.255.0.0
C类网络缺省子网掩码:255.255.255.0
2)自定义子网掩码:
将一个网络划分为几个子网,需要每一段使用不同的网络号或子网号,实际上我们可以认为是将主机号分为两个部分:子网号、子网主机号。 形式如下:
未做子网划分的ip地址:网络号+主机号
做子网划分后的ip地址:网络号+子网号+子网主机号
也就是说ip地址在化分子网后,以前的主机号位置的一部分给了子网号,余下的是子网主机号。
六、子网编址技术
前面几点介绍了子网掩码的一些知识,下面我们来看看子网划分,不要认为子网划分与子网掩码没有关系哟,子网划分也是靠子网掩码来实现的。
子网是指一个ip地址上生成的逻辑网络,它可以让一个网络地址跨越多个物理网络,即一个网络地址代表多个网络(很明显这样做可以节省ip地址)。呵呵,听起来是不是很蹊跷?一个网络就这样被莫名其妙的划分成了许多子网?那么这样做有什么用呢?
我举个例子来跟你说吧:比如你是某个学校的网管,你的学校有四个处于不同物理位置的网络教室,每个网络教室25台机器,你的任务是给这些机器配置ip地址和子网掩码。你可能会觉得这再简单不过了,申请4个C类地址,每个教室一个,然后在一一配置不就搞定了。嗯,这样做理论上没错,但你有没有想到这样做很浪费,你一共浪费了(254-25)*4=916个ip地址,如果所有的网管都像你这样做,那么internet上的ip地址将会在极短的时间内枯竭,显然,你是不能这样做,你应该做子网划分。
子网划分说白了是这样一个事情:因为在划分了子网后,ip地址的网络号是不变的,因此在局域网外部看来,这里仍然只存在一个网络,即网络号所代表的那个网络;但在网络内部却是另外一个景象,因为我们每个子网的子网号是不同的,当用化分子网后的ip地址与子网掩码(注意,这里指的子网掩码已经不是缺省子网掩码了,而是自定义子网掩码,是管理员在经过计算后得出的)做'与'运算时,每个子网将得到不同的子网地址,从而实现了对网络的划分(得到了不同的地址,当然就能区别出各个子网了,有趣吧)。
子网编址技术,即子网划分将会有助于以下问题的解决:
1)巨大的网络地址管理耗费:如果你是一个A类网络的管理员,你一定会为管理数量庞大的主机而头痛的;
2)路由器中的选路表的急剧膨胀:当路由器与其他路由器交换选路表时,互联网的负载是很高的,所需的计算量也很高;
3)IP地址空间有限并终将枯竭:这是一个至关重要的问题,高速发展的internet,使原来的编址方法不能适应,而一些ip地址却不能被充分的利用,造成了浪费。
因此,在配置局域网或其他网络时,根据需要划分子网是很重要的,有时也是必要的。现在,子网编址技术已经被绝大多数局域网所使用。
七、如何划分子网及确定子网掩码
在动手划分之前,一定要考虑网络目前的需求和将来的需求计划。
划分子网主要从以下方面考虑:
1.网络中物理段的数量(即要划分的子网数量)
2.每个物理段的主机的数量
确定子网掩码的步骤:
第一步:确定物理网段的数量,并将其转换为二进制数,并确定位数n。如:你需要6个子网,6的二进制值为110,共3位,即n=3;
第二步:按照你ip地址的类型写出其缺省子网掩码。如C类,则缺省子网掩码为11111111.11111111.11111111.00000000;
第三步:将子网掩码中与主机号的前n位对应的位置置1,其余位置置0。若n=3且为
C类地址:则得到子网掩码为11111111.11111111.11111111.11100000化为十进制得到255.255.255.224
B类地址:则得到子网掩码为11111111.11111111.11100000.00000000化为十进制得到255.255.224.0
A类地址:则得到子网掩码为11111111.11100000.00000000.00000000化为十进制得到255.224.0.0
另:由于网络被划分为6个子网,占用了主机号的前3位,若是C类地址,则主机号只能用5位来表示主机号,因此每个子网内的主机数量=(2的5次方)-2=30,6个子网总共所能标识的主机数将小于254,这点请大家注意!
解惑:
1.你可能有这样的疑问,比如在上面的例子里,6的二进制值为110,那么为什么要将子网掩码中与主机号的前n位对应的位置都置1,而不是用6的二进制110去替代前n位呢?
呵呵,这个问题提的很好,答案是这样的:我们计算子网掩码的目的是什么?就是希望它在做'与'的时候能够解析出网络号,也就是说它与网络号所对应的位置都应该是1(当然包括与子网号所对应的位置),那么很显然,你写上110是不对的,如果你这么写,那么它的意义是主机号的前两位作为子网号,那么这样将最多划分2个子网(不明白没关系,下面有计算子网数量的方法),与我们当初所要划分的6个子网显然是不一致的。这样解释你能明白马?
2.细心的人可能会发现,划分4个子网,5个子网和6个子网的子网掩码是一样的,同为255.255.255.224,是不是错了呢?三个子网掩码应该不同呀?呵呵,是这样的,因为4,5,6的二进制值都是3为,因此在子网掩码中这三位都置1,划分是没有问题的,只是你的理解上有一点小小的问题,划分为4个子网,其实可以理解为划分为6个子网,但你只使用了其中的4个。比如你想划分8个子网,与划分14个子网所得到的子网掩码是一样的,都占用了4位作为子网号。
八、相关判断方法
1)如何判断是否做了子网划分?
这个问题很简单,如果它使用了缺省子网掩码,那么表示没有作子网划分;反之,则一定作了子网划分。
2)如何计算子网地址?
还是老办法,将ip地址与子网掩码的二进制形式做'与',得到的结果即为子网地址。
3)如何计算主机地址?
这个也不用说了吧,先将子网掩码的二进制取'反',再与ip地址做'与'。
4)如何计算子网数量?
这个问题大家会常常提到,还是从子网掩码入手,主要有两个步骤:
1.观察子网掩码的二进制形式,确定作为子网号的位数n;
2.子网数量为2的n次方-2。(为什么减2,呵呵,往下看)
举个例子来说,比如有这样一个子网掩码:255.255.255.224其二进制为:
11111111.11111111.11111111.11100000可见n=3,2的3次方为8,说明子网地址可能有
如下8种情况:
000
001
010
011
100
101
110
111
但其中代表网络自身的000;代表广播地址的111是被保留的,所以要减2,明白了吗?
5)如何计算总主机数量,子网内主机数量?
总主机数量=子网数量×子网内主机数量
再用一个例子给大家说明,比如子网掩码为255.255.255.224
上面的讨论知道它最多可以划分6个子网,那么每个子网内最多有多少个主机呢?其实上面我已经给大家算过了,由于网络被划分为6个子网,占用了主机号的前3位,且是C类地址,则主机号只能用5位来表示主机号,因此子网内的主机数量=(2的5次方)-2=30.
因此通过这个子网掩码我们可以算出这个网络最多可以标识6*30=180个主机(可见,在化分子网后,整个网络所能标识的主机数量将减少)。
6)计算ip地址范围
通过一个自定义子网掩码,我们可以得到这个网络所有可能的ip地址范围。
具体步骤:
1.写出二进制子网地址;
2.将子网地址化为十进制;
3.计算子网所能容纳主机数;
4.得出ip范围(起始地址:子网地址+1;终止地址:子网地址+主机数)
假设一个子网掩码为:255.255.255.224,可知其最多可以划分6个子网,子网内主机数为30,那么所有可能的ip地址及计算流程如下:
子网--子网地址(二进制)--------子网地址-----实际ip范围
1号-11001010.01110000.00001010.00100000-202.112.10.32-202.112.10.33-202.112.10.62
2号-11001010.01110000.00001010.01000000-202.112.10.64-202.112.10.65-202.112.10.94
3号-11001010.01110000.00001010.01100000-202.112.10.96-202.112.10.97-202.112.10.126
4号-11001010.01110000.00001010.10000000-202.112.10.128-202.112.10.129-202.112.10.158
5号-11001010.01110000.00001010.10100000-202.112.10.160-202.112.10.161-202.112.10.190
6号-11001010.01110000.00001010.11000000-202.112.10.192-202.112.10.193-202.112.10.222
 
 
 
 
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子网掩码快速计算法
      业务的发展常常会导致许多单位面临这样一个问题:工作站数量越来越多,管理单一的大型网络也变得越来越艰难。如果将一个单一的大型网络划分为多个子网,通过
  对每个子网进行单独管理,可以明显地提高整个网络的性能。
  ---- 要划分子网就需要计算子网掩码和分配相应的主机块,尽管采用二进制计算可以得
  出相应的结论,但如果采用十进制计算方法,计算起来更为简便。经过长期实践与经验
  积累,笔者总结出子网掩码及主机块的十进制算法。
  一、明确概念
  ---- 在介绍十进制算法前我们先要明确一些概念。
  类范围:IP地址常采用点分十进制表示方法X.Y.Y.Y,在这里,X在1~126范围内称为A类
  地址;X在128~191范围内称为B类地址;X在192~223范围内称为C类地址。比如10.202
  .52.130,因为X为10,在1~126范围内,所以称为A类地址。
  类默认子网掩码:A类为 255.0.0.0; B类为 255.255.0.0; C类为 255.255.255.0。当我
  们要划分子网用到子网掩码M时,类子网掩码的格式如下:A类为 255.M.0.0,B类为 25
  5.255.M.0,C类为 255.255.255.M。M是相应的子网掩码,比如255.255.255.240。
  十进制计算基数是256(下面,我们所有的十进制计算都要用256来进行)。
  二、变量说明
  ---- 1.Subnet_block指可分配子网块大小,表示在某一子网掩码下子网的块数。
  ---- 2.Subnet_num是可分配子网数,指可分配子网块中要剔除首、尾两块,是某一子
  网掩码下可分配的实际子网数量。Subnet_num =Subnet_block-2。
  ---- 3.IP_block指每个子网可分配的IP地址块大小。
  ---- 4.IP_num指每个子网实际可分配的IP地址数。因为每个子网的首、尾IP地址必须
  保留(一个为网络地址,一个为广播地址),所以它等于IP_block-2,IP_num也用于计
  算主机块。
  ---- 5.M指子网掩码。
  ---- 表示上述变量关系的公式如下:
  ---- M=256-IP_block IP_block=256/Subnet_block或Subnet_block=256/IP_block IP
  _num=IP_block-2 Subnet_num=Subnet_block-2。
  ---- 6.2的幂数。大家要熟练掌握28(256)以内的2的幂代表的十进制数(如128=27、
  64=26等),这样可以使我们立即推算出Subnet_block和IP_block的数目。
  三、举例说明
  ---- 现在,通过举一些实际例子,大家可以对子网掩码和主机块的十进制算法有深刻的
  了解。
  ---- 1.已知所需子网数12,求实际子网数。
  ---- 这里实际子网数指Subnet_num,由于12最接近2的幂为16(24),即Subnet_block
  =16,那么Subnet_num=16-2=14,故实际子网数为14。
  ---- 2.已知一个B类子网的每个子网主机数要达到60×255个(约相当于X.Y.0.1~X.Y.
  59.254的数量),求子网掩码。
  ---- 首先,60接近2的幂为64(26),即IP_block=64; 其次,子网掩码M=256-IP_blo
  ck=256-64=192,最后由子网掩码格式B类是255.255.M.0得出子网掩码为255.255.192.
  0。
  ---- 3.如果所需子网数为7,求子网掩码。
  ---- 7最接近2的幂为8,但8个Subnet_block因为要保留首、尾2个子网块,即 8-2=6<
   7,并不能达到所需子网数,所以应取2的幂为16,即Subnet_block=16。因为IP_block
  =256/Subnet_block=256/16=16,所以子网掩码M=256-IP_block=256-16=240。
  ---- 4.已知网络地址为211.134.12.0,要有4个子网,求子网掩码及主机块。
  ---- 由于211.Y.Y.Y是一个C类网,子网掩码格式为255.255.255.M,又知有4个子网,4
  接近2的幂是8(23),所以Subnet_block=8,Subnet_num=8-2=6,IP_block=256/Subn
  et_block=256/8=32,子网掩码M=256-IP_block=256-32=224,故子网掩码表示为255.
  255.255.224。又因为子网块的首、尾两块不能使用,所以可分配6个子网,每个子网有
  32个可分配主机块,即32~63、64~95、96~127、128~159、160~191、192~223,其
  中首块(0~31)和尾块(224~255)不能使用。
  ---- 由于每个子网块中的可分配主机块又有首、尾两个不能使用(一个是子网网络地址
  ,一个是子网广播地址),所以主机块分别为33~62、65~94、97~126、129~158、1
  61~190及193~222,因此子网掩码为255.255.255.224,主机块共有6段,分别为211.1
  34.12.33~211.134.12.62、211.134.12.65~211.134.12.94、211.134.12.97~211.134
  .12.126、211.134.12.129~211.134.12.158、211.134.12.161~211.134.12.190及211
  .134.12.193~211.134.12.222。用户可以任选其中的4段作为4个子网。
   总之,只要理解了公式中的逻辑关系,就能很快计算出子网掩码,并得出可分配的
  主机块。
 
     如果你还是不会,我只能表示遗憾了―:(

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