学习ip地址以及子网掩码

 

一   地址的划分

我们知道，ip地址分为了5类。那么这5类是怎么划分的呢？

首先，我们已经打算好了，打算用32位，也就是4个字节来表示所有网络中的ip。但是，发送来了一个ip，你怎么知道它是哪一个类呢？

由于网络字节序就是大端字节序，大端是先发送过来的。那么，我们现在有了一个ip在手。我们一看，呀，第一个比特是0！ 那么，哈哈，这是个A类！ 然后我们给A类一个字节作为网络号（其实是7个bit，一个已经用了）。同理，我们看到了第一个bit是1，呀，不是A类？是哪一类呢？然后看下一个bit，是0！ ok了，这是个B类，网络号占两个字节，其实是14位。同理110 ，就是c类啦，1110是d类，11110是e类。但e类很少用，一般称为是留待后用。

这样对于计算机来说很好读啦，但是对于人来说：我给你个ip，你知道这是哪个类的不？当然啦，给出来的是192.***这种类型的。为了更快的记忆，就是上面的图1-6了。很明显对于a类来说，只有第一个有个0不变，后面的随便变。那么第一个字节可以从0变到127，剩下的就255啦。于是a类就是0- 127.255.255.255  对于b类呢？b类是从 10000** 开始的（也就是接着上一个开始的），就是从128.0.0.0开始了。到哪里结束呢？到10111111*结束。这个10*****是多少呢？。。。。哦，先看c吧。c是110000***开头，c的第一个字节就是2的7次方加2的6次方，就是128+64= 192开始。那么很自然的，B类的结束地址就是191.255.255.255.。。。这个192....等一下，这个192是不是很熟悉？赶脚经常见的样子啊？是的，对于我们这些用户来说，c类是最常见的啦。1101******就是223.255.255.255了。因为对于D类来说，就是1110000* 就是128+64+32，就是224啦。。。。

这样，整个过程是不是就容易记住了。

其实就是a  0 开始， b = a + 128  c = a + 128 + 64  d = a+ 128 + 64 +32

二  特别之处

但是，不要以为这样就ok了，国际组织为了某些目的，还规定了一些特别之处：

一、含网络号127的分组不能出现在任何网络上；二、主机和网关不能为该地址广播任何寻径信息。  也就是说，在a类里面，网络号是127的，根本不可能出现在网络中的！A就被割掉了一部分！伤心哪！

二   是不是我们有一个计算机，比如我们在局域网中的主机，就分配一个在上面的提到的任意的ip啊？no！那样的话太奢侈了，ip就那么些，你还想自己占一个！现在ipv4的都不够用啦？但是我要是跟别人用一样的ip，那岂不是没法联网啦？当然不会了！ 国际组织进行了这样的规定：

现在可以用于局域网的IP地址都是A、B、C类IP地址中的私有IP地址。

私有IP地址主要有以下部分：

A类 10.0.0.0--10.255.255.255

B类 172.16.0.0--172.31.255.255

C类 192.168.0.0--192.168.255.255

这是私网的地址，意味着任何一个局域网都可以使用它们。是的，不论是公网使用的是哪一种类的ip，abc类哪一类，都可以使用这些私网的地址。那么，例如，如果我的公网使用的是a类的ip，但是如果我使用c类的私网作为局域网内使用的网段，想要访问外面的网址，那么是如何通信的呢？这就要通过nat的转化了。
如下文所说： http://home.51.com/bzzht/diary/item/10028466.html
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[图文]路由器私网客户端访问同网段服务器公网IP的实现办2008-05-22 13:52
一、 问题说明


1. 企业网内部的工作站通过出口路由器的NAT转换能够上Internet网。
2. 企业网（目前来说大部分是教育网）内部有一些服务器，如图中的Server，本身具有私网IP地址10.0.0.3，而且需要被公网所访问，所以需要在企业网的出口处对其做静态NAT转换，将其转换为一个公网IP地址2.0.0.5。企业外部的公网用户通过该服务器公网IP或解析后的域名对其进行访问，而企业内部的工作站如果使用公网上的一台DNS，那么也将使用域名对该服务器进行访问。
3. 企业网（目前来说大部分是教育网）内部还有一些服务器，如图中的Game-Server，它本身具有公网IP地址，它也既需要被私网用户所访问，也需要被公网用户所访问。
二、 解决方案
1. 常规配置：
就按照拓扑图中的配置方法，WorkStation应该是可以访问到服务器Server的，只不过需要公网路由器的参与。 具体过程是WorkStation发出一个以Server的公网IP（2.0.0.5）为目标地址的数据包，源地址是10.0.0.2，这个数据包经过Router时，它会首先遵从路由表进行路由， 2.0.0.5这个地址虽然属于运营商分给我们的一段公网IP的一部分，但由于该地址并不与任何接口同属一个网段，所以路由器只会按照缺省路由路由这个数据包到公网路由器，从物理端口向外发出时，NAT会起作用，这个数据包的源IP会被替换为2.0.0.1（地址池里的第一个地址）。当公网路由器收到这个数据包时，它查目标地址所在网段，发现这个地址已经被分给该企业网，所以会遵从那条路由将该数据包发回到Router。此时这个数据包的源IP是2.0.0.1，目标IP为2.0.0.5，Router查NAT表发现2.0.0.5这个公网IP应按照配置了的静态NAT表项转换为10.0.0.3，所以当路由器把这个数据包发给Server时，数据包的目的IP就被转换成了10.0.0.3，而源IP仍为2.0.0.1。当Server回复这个数据包时也按照对等的方式返回WorkStation。总结地说，就是这个过程是需要公网路由器参与完成的，而公网设备对我们来说是不可控的，所以当公网路由器因为某种原因拒绝参与这个过程时（比如出口链路断），这种访问方式将变为不可行。而且数据包要在企业网与公网的路由器之间走了一个环，浪费了带宽及设备的性能资源。
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也就是说，你如果是个局域网，里面有很多台主机，这时候你就用这些私有的ip就可以啦~ 局域网里你是独一无二的！  出去之后。。。。你不用管了！

主要就是a的10网段，c的192.168.网段（很常见是不是？），以及b类的172.16-172.32 （记住啦要）

这样，是不是很节省ip？

至于你选择哪一个私有ip网段，要看局域网的规模了： 255*255*255，还是255*255.

三     主机位全部为1的地址是网络的广播地址

        主机位全部为0的IP地址是指网络本身

       也就是说，这俩是不能做主机ip的。。。

三  子网掩码

子网掩码的作用：子网掩码的作用就是判断两个需要通信的主机是否需要经过网络转发，如果两个要通信的主机在同一个子网内，就可以直接通信，如果两个需要通信的主机不在同一个子网内，则需要寻找路径进行通讯了。

常见的：我们可以将255.255.255.0这个子网掩码换算成二进制的是这样的：11111111. 11111111. 11111111.00000000。

或者 255.255.252.0这个子网掩码换算成二进制的是这样的：11111111. 11111111. 11111100.00000000。

正常的说法，子网掩码的作用：

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。

（转自  http://diybbs.zol.com.cn/12/86_118559.html）

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。为什么呢？因为你申请一个网络哦地址，即使耗费最少的C类，其网络号也不过是占用了前面的三个字节，后面还有一个字节，即八个bit，够你来分配你的主机。现在，你申请了一个，然后分配了25台，再申请一个，再分配25台……是不是很浪费？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。 

子网划分什么意思呢？实际上的意思也可以说是：继续划分网络。将主机中的一部分拿出来，作为一个更小的子网。例如，我们需要六个子网（上面是需要四个），那么我们就把主机号的一部分拿出来。

步骤如下：

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；  （你需要多少个子网，他的二进制多少，意味着最少需要多少位来表示）

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  （c 255.255.255.0，现在在最后一个字节的前三位改为111）

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 （b 255.255.0.0  倒数第二个字节的前三位

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 （255.0.0.0 倒数第三个字节的前三位）

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，这时候只能有180台，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！ ( 但这是浪费了还是节省了你说？明明是250多个啊，现在只能180台了，是不是效果差了啊？ 注意，我们将前面的四个子网，总共100台，这时候我只要申请一个子网就可以了，但是前面申请了四个，浪费了900多个~）

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。 缺省子网掩码，就是前面说的那个，255.255.255.0， 255.255.0.0  255.0.0.0 
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(子网的二进制需要多少位来表示）； 
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 

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;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： 
    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’。