IP地址以及子网划分

前言

刚好工作中遇到这么个问题，所以整合梳理一下，做个小分享。

一、IP地址组成和分类

1.IP地址组成

IP地址是一个32位的二进制数，通常被分割为4个“8位二进制数”（也就是4个字节）。IP地址通常用“点分十进制”表示成（a.b.c.d）的形式，其中，a,b,c,d都是0~255之间的十进制整数。
例：点分十进IP地址（100.4.5.6），实际上是32位二进制数（01100100.00000100.00000101.00000110）。

2.IP地址的分类

• IP地址由网络部分和主机部分组成。网络部分用来确定终端是不是在一个网段，主机部分用来确定终端的容量大小。
• 为了便于分配和管理，IP地址被分为了A、B、C、D、E五类.

其中A、B、C三类用于商业用途，D类用于组播通信，E类用于科研，127.0.0.1是本地网卡环回测试地址，0.0.0.0是所有网段，255.255.255.255是全网广播，X.X.X.255/24是本网段广播。

• IP地址类别分为私有地址和公有地址。
  • 公有地址出现在互联网中，如果地址重复，将不能正常转发，因为地址必须唯一。
  • 私有地址只能出现在局域网中并且可以重复使用，因为每个局域网都是独立的分支，如果没有在互联网中出现，不会影响其他局域网的通信。
    以下列出留用的内部私有地址
    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

二、子网划分

1.子网划分的目的

• 节约IP地址，避免浪费。
• 限定广播的传播。
• 保证网络的安全。
• 有助于覆盖大型地理区域。

2.子网掩码的定义

• 子网掩码来划分子网，更准确的说，划分子网的同时，还能通过它知道主机在子网里面的具体ip的具体地址。
• 子网掩码不能单独存在，它必须结合IP地址一起使用。子网掩码只有一个作用，就是将某个IP地址划分成网络地址和主机地址两部分。
• 子网掩码中连续的1代表了网络部分，连续的0代表了主机部分。

3.子网掩码的组成

• 与IP地址一样，子网掩码也是由32个二进制数组成，通常也是由四个点分的十进制数表示。
• 当为IP网络中的节点分配IP地址时，也要一并给出每个节点所使用的子网掩码。
• 对A、B、C三类地址来说，通常情况下都使用默认子网掩码，如下表：

4.如何判断不同的IP地址是否位于同一个网段

示例：192.168.10.250/24与192.168.20.10/24是否在同一网段？

1. 先把IP地址换算成二进制数
2. 把子网掩码换算成二进制数并且与IP地址对其
3. 把IP地址和子网掩码做“与（乘法）”运算
4. 算出结果即为网络号
5. 第二个IP计算方法同上
6. 比较两个网络号是否相同，相同即为同一网段，不同即为不同网段
7. 这边我就不细写运算算式了，结果：192.168.10.250网络号为192.168.10.0；192.168.20.10网络号为192.168.20.0；网络号不一致，所以在不同网段。

5.子网划分示例

1.192.168.1.0/26 写出每一段网络标识和广播地址，有效主机范围
运算过程：

• 首先由192判断出该IP地址属于C类，C类IP地址默认子网掩码为24.
• 可得网络位借了2位，子网数=2²=4，主机位还剩6位，主机容量=2⁶=64,有效主机容量=2⁶-2=62
• 所以该网段被分为四部分，分别是：
  192.168.1.0/26~192.168.1.63/26
  192.168.1.64/26~192.168.1.191/26
  192.168.1.128/26~192.168.1.191/26
  192.168.1.192/26~192.168.1.255/26
• 每段的前一段是该网段的网络标识，后一段是他的广播地址。
• 去掉他的网络标识和广播地址后我们可得他的有效主机范围如下：
  192.168.1.1/26~192.168.1.62/62
  192.168.1.65/26~192.168.1.126/26
  192.168.1.129/26~192.168.1.192/26
  192.168.1.193/26~192.168.1.254/26

2.176.16.0.0/20 写出每一段网络标识和广播地址，主机范围（写出前四个）
运算过程：

• 首先由176判断出该IP地址属于B类，B类IP地址默认子网掩码为16
• 可得网络位借了4位，子网数=2⁴=16,主机位还剩12位
• 所以变化的是第三段
  0000|0000 0
  0001|0000 16
  0010|0000 32
  0011|0000 48
  0100|0000 64
• 172.16.0.0/20~172.16.15.255/20
  172.16.16.0/20~172.16.31.255/20
  172.16.32.0/20~172.16.47.255/20
  172.16.48.0/20~172.16.63.255/20
• 头尾分别为网络表示和广播地址

总结

1. 相同设备间数据通信用交换机，不同设备之间数据通信用路由器。
2. 子网数=2ⁿ,有效主机容量=2^m-2（m位剩余主机的位数），C类的有效主机容量位2⁸-2=254台，B类的有效主机容量为2¹⁶-2=65534台，A类有效主机容量=2²⁴-2=16777214台。
3. 子网划分：为了充分利用IP地址资源，将一个网络划分为几个较小的网络的过程。