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简介: 版权声明:本文为博主原创文章,转载请注明出处。 https://blog.csdn.net/twilight_karl/article/details/52825295 IP地址(Internet Protocol Address,又译为网际协议地址)由4个字节的32位二进制数表示,通常以点分十进制的方式表示,也就是之间用点隔开的4个十进制数。
版权声明:本文为博主原创文章,转载请注明出处。 https://blog.csdn.net/twilight_karl/article/details/52825295

IP地址(Internet Protocol Address,又译为网际协议地址)由4个字节的32位二进制数表示,通常以点分十进制的方式表示,也就是之间用点隔开的4个十进制数。IP地址发展可分为4个阶段。分别是:按照标准分类的IP地址、划分子网的三级地址结构、无类别域间路由CIDR和网络地址转换NAT。下面介绍4个阶段的详细内容。

1. 标准分类的ip地址

ip地址由网络号和主机号组成。分为A类地址、B类地址、C类地址和有特殊用途的D类和E类地址。
他们的关系如下图:

ip地址的分类

(1) A类地址

A类地址的网络号为8位,主机号为24位。第一位网络号固定为0,之后的7位没有限制,最后的24位表示主机号。因此,
A类地址的网络号的范围是:0~127。
网络号的表示范围是:0~2^24。
它的ip地址的范围可以表示为:0.0.0.0~127.255.255.255
但是,网络号为10 的ip地址有特殊用途,网络号和或者主机号全为0或全为1的ip地址也是如此,因此可用的网络号只有125个,可用的主机号有2^24-2个。
A类地址的覆盖范围:1.0.0.0~127.255.255.255

(2) B类地址

B类地址的网络号为16位,主机号也为16位。网络号前两位固定为10,后面的14位没有限制,最后16位为主机号。与A类地址类似,B类地址可用的网络号为2^14个,可用的网络号为2^16-1个。
B类的覆盖范围是:128.0.0.0~191.255.255.255

(3) C类地址

C类地址的网络号为24位,主机号为8位。网络号的前三位为110,后面的21位无限制。最后的8位表示主机号。C类地址可用的网络号有2^24个,主机号为2^8-2个.
C类的覆盖范围是:192.0.0.0~223.255.255.255

(4) D类、E类地址

D类地址不标识网络。用于其他特殊用途。
E类地址暂时保留

2. 划分子网的三级地址结构

子网的概念引用书上的介绍“标准分类的ip地址存在两个主要的问题:ip地址的有效利用率与路由器的工作效率。由此人们提出了子网的概念(subnet),子网划分的基本思想是:借用主机号的一部分作为子网的子网号,划分出更多的子网ip地址,而对外部路由器寻址没有影响。”
子网的结构与ip略有不同,子网增加了一级子网号(subnet ID)。因此子网地址的结构是:网络号+子网号+主机号。处在相同子网下的主机具有相同的子网号。子网的划分方式对A类,B类,C类ip都有效。
说到子网就不得不提子网掩码(subnet mask)的概念,通过子网掩码就可以知道该网络可以包含的最大子网数量。
子网号的位数决定了子网的数量,举个例子,现在需要用1个ip分出100个子网,那么设子网号的位数是x,则满足如下关系:

2^x -2 >= 100

由此可得x>=7,当x=7时子网的位数为7,可以表示的的最大子网个数为128个,可以分出大于100个子网。子网掩码的表示方式为:将网络地址的网络号所有位数全部转换为1,网络号后面的x(子网位数)为也1,其余位数一律为0。假如上面的例子的ip地址是156.26.0.0,那么他的子网掩码就是255.255.254.0,表示成二进制如下:

11111111.11111111.11111110.00000000
 255 . 255 . 254.   0

那么如何将ip地址转换成子网地址呢,其实也很简单。当我们知道了网络地址和子网掩码后,将网络地址与子网掩码采用与运算即可得出子网地址

10011100.00011010.00000000.00000000    (156.26.0.0)
11111111.11111111.11111110.00000000      (255.255.254.0)
与运算↓
10011100.00011010.00000000.00000000    (156.26.0.0) 

3.无类别域间路由CIDR

CIDR将剩余的ip地址按可变大小的地址来分配。CIDR与ip地址字面上的不同是CIDR后面有”/(数字)”,CIDR采用斜线记法,即<网络前缀><主机号>,例如 200.16.23.1/20表示前20位是网络前缀,后12位作为主机号,因此,主机的数量最多可以为2^12。

CIDR的用途

假如一个校园有200.24.16.0/20的地址块,他希望分成8个较小的等长的地址块,那么为了区分8个不同的地址块,我们需要至少3位来表示不同的地址块,所可以从主机号中借3位来表示不同的地址块,剩下的位数表示主机号。

200.24.16.0/20   1001000.00011000.00010000.00000000
200.24.18.0/23   1001000.00011000.00010010.00000000
200.24.20.0/23   1001000.00011000.00010100.00000000

由此可以将地址块划分为8个地址块。

4.网络地址转换NAT

引用书上原文研究NAT出于两个目的:一是由于IPv4向IPv6转换的进程很慢,因此需要有一种短时间内有效解决ip地址短缺的方法。二是出于网络安全的目的
NAT设备需要同时保存两种地址,一种是内部ip地址,一种是全局ip地址,当内部主机发出数据请求时,NAt路由器需要按照某种关系将内部ip转换为全局ip,转换的方式有两种:一种是静态NAT,一种是动态NAT。
静态NAT将一个或一组内部ip转换成固定的全局ip地址,属于多对一或者一对一的关系。
动态NAT将内部ip转换成随机的全局ip,属于多对多的关系

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