IP地址、子网划分和子网掩码

1、什么是IP地址？

• IP地址在网络中用于标识一个节点（或者网络设备的接口）
• IP地址用于IP报文在网络中的寻址时使用

2、IP地址的表示

• 一个IPv4地址有32bit（4字节）
• IPv4地址通常采用“点分十进制”表示
• IPv4地址范围：0.0.0.0~255.255.255.255

3、IP地址的构成

IP地址由两部分组成：网络部分（netID）和主机部分（hostID)。

网络部分：用来标识一个网络，代表IP地址所属网络。

主机部分：用来区分一个网络内的不同主机，能唯一标识网段上的某台设备。

4、IP地址分类（有类编址）

为了方便IP地址的管理和组网，IP地址分成五类：

实际可用的公网IP地址：

• A类地址：1.0.0.1~126.255.255.254     /8
• B类地址：128.0.0.1~191.255.255.254   /16
• C类地址：192.0.0.1~223.255.255.254   /24
• D类地址：224.0.0.1~239.255.255.254（组播地址）
• E类地址：240.0.0.1~254.255.255.254（实验目的,为科学研究的保留地址）

A、B、C类————单播IP地址、可以配置PC、网络设备

特殊的无法使用的IP：

• 0.0.0.0————未分配IP
• 255.255.255.255————广播地址
• 127.0.0.0~127.255.255.255————内部回环地址（测试本机是否正常）
• 169.254.x.x
• 每个网段中主机位全0的IP————本地网络地址
• 每个网段中主机位全1的IP————当前子网的广播地址

定义单播的私网IP地址：

• 10.0.0.0~10.255.255.255
• 172.16.0.0~172.31.255.255
• 192.168.0.0~192.168.255.255

5、子网划分和子网掩码

5.1子网划分

子网划分定义：Internet组织机构定义了五种IP地址，有A、B、C三类地址。A类网络有126个，每个A类网络可能有16777214台主机，它们处于同一广播域。而在同一广播域中有这么多节点是不可能的，网络会因为广播通信而饱和，结果造成16777214个地址大部分没有分配出去。可以把基于每类的IP网络进一步分成更小的网络，每个子网由路由器界定并分配一个新的子网网络地址,子网地址是借用基于每类的网络地址的主机部分创建的。划分子网后，通过使用掩码，把子网隐藏起来，使得从外部看网络没有变化，这就是子网掩码。

5.2子网掩码

子网掩码是一个32位的2进制数，其对应网络地址的所有位置都为1，对应于主机地址的所有位置都为0。主要作用有两个，一是用于屏蔽IP地址的一部分以区别网络标识和主机标识，并说明该IP地址是在局域网上，还是在远程网上。二是用于将一个大的IP网络划分为若干小的子网络。

子网掩码常用点分十进制表示，还可以使用位计数形式来表示掩码。位计数形式是在地址后加”/“，”/“后面是网络部分的位数，即二进制掩码中”1“的个数。如192.168.1.100/24表示C类地址192.168.1.100的掩码是255.255.255.0。

• A类地址的默认子网掩码：255.0.0.0
• B类地址的默认子网掩码：255.255.0.0
• C类地址的默认子网掩码：255.255.255.0

有了子网掩码后，只要把IP地址和子网掩码按位相乘，所得结果就是IP地址的网络地址。因为在网络中同一网段的主机可以直接通信，跨网段时需要借助网关转发数据包，则通过子网掩码计算出网络地址，可以判断不同的IP地址是否位于同一网段。

举例说明一：

有两台主机，主机一网络地址段：192.168.1.1/24，主机二网络地址段：192.168.1.33/27，判断两个主机是否在同一网段，能否直接通信。

主机一

IP地址：11000000.10101000.00000001.00000001 （二进制）

子网掩码：11111111.11111111.11111111.00000000 （二进制）

按位逻辑与运算结果为：11000000.10101000.00000001.000000000 （二进制）

十进制形式为：192.168.1.0

主机二

IP地址：11000000.10101000.00000001.00100001 （二进制）

子网掩码：11111111.11111111.11111111.11100000 （二进制）

按位逻辑与运算结果为：11000000.10101000.00000001.00100000 （二进制）

十进制形式为：192.168.1.32

根据计算可知主机一在 192.168.1.1 — 192.168.1.255 网段，主机二在 192.168.1.33~192.168.1.63 网段，所以不在同一网段，如果要通信需要通过网关转发数据包。

举例说明二：

问题：172.16.10.1/16这个B类地址的网络地址、广播地址以及可用地址分别是多少？

计算：

IP地址：10101100.00010000.00001010.00000001

网络掩码：11111111.11111111.000000000.000000000

网络地址：10101100.00010000.000000000.000000000

广播地址：10101100.00010000.11111111.11111111

IP地址数：2^16=65536

可有IP地址数：2^16-2=65534

可用IP地址范围：172.16.0.1/16~172.16.255.254/16