網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)之IP地址和子網(wǎng)掩碼學(xué)習(xí)

今天來(lái)看下IP地址和子網(wǎng)掩碼。

子網(wǎng)掩碼是每個(gè)網(wǎng)絡(luò)工程師必須要掌握的基礎(chǔ)知識(shí)，只有掌握它，才能夠真正理解TCP/IP協(xié)議的設(shè)置。下邊我們一起來(lái)復(fù)習(xí)復(fù)習(xí)。

一、IP地址

IP是英文Internet Protocol的縮寫，意思是“網(wǎng)絡(luò)之間互連的協(xié)議”，也就是為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)相互連接進(jìn)行通信而設(shè)計(jì)的協(xié)議。在因特網(wǎng)中，它是能使連接到網(wǎng)上的所有計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)相互通信的一套規(guī)則，規(guī)定了計(jì)算機(jī)在因特網(wǎng)上進(jìn)行通信時(shí)應(yīng)當(dāng)遵守的規(guī)則。任何廠家生產(chǎn)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，只要遵守IP協(xié)議就可以與因特網(wǎng)互連互通。正是因?yàn)橛辛薎P協(xié)議，因特網(wǎng)才得以迅速發(fā)展成為世界上最大的、開放的計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)。因此，IP協(xié)議也可以叫做“因特網(wǎng)協(xié)議”。

互聯(lián)網(wǎng)是由許多小型網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的，每個(gè)網(wǎng)絡(luò)上都有許多主機(jī)，這樣便構(gòu)成了一個(gè)有層次的結(jié)構(gòu)。IP地址在設(shè)計(jì)時(shí)就考慮到地址分配的層次特點(diǎn)，將每個(gè)IP地址都分割成網(wǎng)絡(luò)號(hào)和主機(jī)號(hào)兩部分，以便于IP地址的尋址操作。

IP地址是32位的二進(jìn)制數(shù)值，用于在TCP/IP通訊協(xié)議中標(biāo)記每臺(tái)計(jì)算機(jī)的地址。通常我們使用點(diǎn)式十進(jìn)制來(lái)表示，如192.168.1.5等等。

每個(gè)IP地址又可分為兩部分。即網(wǎng)絡(luò)號(hào)部分和主機(jī)號(hào)部分：網(wǎng)絡(luò)號(hào)表示其所屬的網(wǎng)絡(luò)段編號(hào)，主機(jī)號(hào)則表示該網(wǎng)段中該主機(jī)的地址編號(hào)。按照網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的大小，IP地址可以分為A、B、C、D、E五類，其中A、B、C類是三種主要的類型地址，D類專供多目傳送用的多目地址，E類用于擴(kuò)展備用地址。A、B、C三類IP地址有效范圍如下表：

類別 網(wǎng)絡(luò)號(hào) /占位數(shù) 主機(jī)號(hào) /占位數(shù) 用途

A 1～126 / 8 0～255 0～255 1～254 / 24 國(guó)家級(jí)

B 128～191 0～255 / 16 0～255 1～254 / 16 跨過(guò)組織

C 192～223 0～255 0～255 / 24 1～254 / 8 企業(yè)組織

隨著互連網(wǎng)應(yīng)用的不斷擴(kuò)大，原先的IPv4的弊端也逐漸暴露出來(lái)，即網(wǎng)絡(luò)號(hào)占位太多，而主機(jī)號(hào)位太少，所以其能提供的主機(jī)地址也越來(lái)越稀缺，目前除了使用NAT在企業(yè)內(nèi)部利用保留地址自行分配以外，通常都對(duì)一個(gè)高類別的IP地址進(jìn)行再劃分，以形成多個(gè)子網(wǎng)，提供給不同規(guī)模的用戶群使用。

二、什么是子網(wǎng)掩碼

子網(wǎng)掩碼(subnet mask)又叫網(wǎng)絡(luò)掩碼、地址掩碼、子網(wǎng)絡(luò)遮罩，它是一種用來(lái)指明一個(gè)IP地址的哪些位標(biāo)識(shí)的是主機(jī)所在的子網(wǎng)，以及哪些位標(biāo)識(shí)的是主機(jī)的位掩碼。

子網(wǎng)掩碼不能單獨(dú)存在，它必須結(jié)合IP地址一起使用。子網(wǎng)掩碼只有一個(gè)作用，就是將某個(gè)IP地址劃分成網(wǎng)絡(luò)地址和主機(jī)地址兩部分。

子網(wǎng)掩碼是標(biāo)志兩個(gè)IP地址是否同屬于一個(gè)子網(wǎng)的，也是32位二進(jìn)制地址，其每一個(gè)為1代表該位是網(wǎng)絡(luò)位，為0代表主機(jī)位。它和IP地址一樣也是使用點(diǎn)式十進(jìn)制來(lái)表示的。如果兩個(gè)IP地址在子網(wǎng)掩碼的按位與的計(jì)算下所得結(jié)果相同，即表明它們共屬于同一子網(wǎng)中。

在計(jì)算子網(wǎng)掩碼時(shí)，我們要注意IP地址中的保留地址，即“ 0”地址和廣播地址，它們是指主機(jī)地址或網(wǎng)絡(luò)地址全為“ 0”或“ 1”時(shí)的IP地址，它們代表著本網(wǎng)絡(luò)地址和廣播地址，一般是不能被計(jì)算在內(nèi)的。

三、常用的子網(wǎng)掩碼

子網(wǎng)掩碼有數(shù)百種，這里只介紹最常用的兩種子網(wǎng)掩碼，它們分別是“255.255.255.0”和“255.255.0.0”。

1. 子網(wǎng)掩碼是“255.255.255.0”的網(wǎng)絡(luò)：

最后面一個(gè)數(shù)字可以在0~255范圍內(nèi)任意變化，因此可以提供256個(gè)IP地址。但是實(shí)際可用的IP地址數(shù)量是256-2，即254個(gè)，因?yàn)橹鳈C(jī)號(hào)不能全是“0”或全是“1”。

2. 子網(wǎng)掩碼是“255.255.0.0”的網(wǎng)絡(luò)：

后面兩個(gè)數(shù)字可以在0~255范圍內(nèi)任意變化，可以提供65536個(gè)IP地址。但是實(shí)際可用的IP地址數(shù)量減2，即65534個(gè)。

IP地址的子網(wǎng)掩碼設(shè)置不是任意的。如果將子網(wǎng)掩碼設(shè)置過(guò)大，也就是說(shuō)子網(wǎng)范圍擴(kuò)大，那么，根據(jù)子網(wǎng)尋徑規(guī)則，很可能發(fā)往和本地機(jī)不在同一子網(wǎng)內(nèi)的目的機(jī)的數(shù)據(jù)，會(huì)因?yàn)殄e(cuò)誤的判斷而認(rèn)為目的機(jī)是在同一子網(wǎng)內(nèi)。

四、子網(wǎng)掩碼的算法

對(duì)于無(wú)須再劃分成子網(wǎng)的IP地址來(lái)說(shuō)，其子網(wǎng)掩碼非常簡(jiǎn)單，即按照其定義即可寫出：如某B類IP地址為 10.14.3.0，無(wú)須再分割子網(wǎng)，則該IP地址的子網(wǎng)掩碼為255.255.0.0。如果它是一個(gè)C類地址，則其子網(wǎng)掩碼為 255.255.255.0。其它類推，不再詳述。下面我們關(guān)鍵要介紹的是一個(gè)IP地址，還需要將其高位主機(jī)位再作為劃分出的子網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)號(hào)，剩下的是每個(gè)子網(wǎng)的主機(jī)號(hào)，這時(shí)該如何進(jìn)行每個(gè)子網(wǎng)的掩碼計(jì)算。

一、利用子網(wǎng)數(shù)來(lái)計(jì)算

在求子網(wǎng)掩碼之前必須先搞清楚要?jiǎng)澐值淖泳W(wǎng)數(shù)目，以及每個(gè)子網(wǎng)內(nèi)的所需主機(jī)數(shù)目。

1)將子網(wǎng)數(shù)目轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制來(lái)表示

2)取得該二進(jìn)制的位數(shù)，為 N

3)取得該IP地址的類子網(wǎng)掩碼，將其主機(jī)地址部分的的前N位置 1 即得出該IP地址劃分子網(wǎng)的子網(wǎng)掩碼。

如欲將B類IP地址168.195.0.0劃分成27個(gè)子網(wǎng)：

1)27=11011

2)該二進(jìn)制為五位數(shù)，N = 5

3)將B類地址的子網(wǎng)掩碼255.255.0.0的主機(jī)地址前5位置 1，得到 255.255.248.0

即為劃分成 27個(gè)子網(wǎng)的B類IP地址 168.195.0.0的子網(wǎng)掩碼。

二、利用主機(jī)數(shù)來(lái)計(jì)算

1)將主機(jī)數(shù)目轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制來(lái)表示

2)如果主機(jī)數(shù)小于或等于254（注意去掉保留的兩個(gè)IP地址），則取得該主機(jī)的二進(jìn)制位數(shù)，為 N，這里肯定 N<8。如果大于254，則 N>8，這就是說(shuō)主機(jī)地址將占據(jù)不止8位。

3)使用255.255.255.255來(lái)將該類IP地址的主機(jī)地址位數(shù)全部置1，然后從后向前的將N位全部置為 0，即為子網(wǎng)掩碼值。

如欲將B類IP地址168.195.0.0劃分成若干子網(wǎng)，每個(gè)子網(wǎng)內(nèi)有主機(jī)700臺(tái)：

1) 700=1010111100

2)該二進(jìn)制為十位數(shù)，N = 10

3)將該B類地址的子網(wǎng)掩碼255.255.0.0的主機(jī)地址全部置 1，得到255.255.255.255

然后再?gòu)暮笙蚯皩⒑?10位置0,即為：11111111.11111111.11111100.00000000

即255.255.252.0。這就是該欲劃分成主機(jī)為700臺(tái)的B類IP地址 168.195.0.0的子網(wǎng)掩碼。

下面列出各類IP地址所能劃分出的所有子網(wǎng)，其劃分后的主機(jī)和子網(wǎng)占位數(shù)，以及主機(jī)和子網(wǎng)的（最大）數(shù)目，注意要去掉保留的IP地址(即劃分后有主機(jī)位或子網(wǎng)位全為“0”或全為“1”的)：

五、舉例

1、一個(gè)主機(jī)的IP地址是211.112.18.137，掩碼是255.255.255.224，要求計(jì)算這個(gè)主機(jī)所在網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)地址和廣播地址。

常規(guī)辦法是：

把這個(gè)主機(jī)地址和子網(wǎng)掩碼都換算成二進(jìn)制數(shù)，兩者進(jìn)行邏輯與運(yùn)算后即可得到網(wǎng)絡(luò)地址。

另一種方法：

255.255.255.224的掩碼所容納的IP地址有256－224＝32個(gè)（包括網(wǎng)絡(luò)地址和廣播地址），那么具有這種掩碼的網(wǎng)絡(luò)地址一定是32的倍數(shù)。而網(wǎng)絡(luò)地址是子網(wǎng)IP地址的開始，廣播地址是結(jié)束，可使用的主機(jī)地址在這個(gè)范圍內(nèi)，因此略小于137而又是32的倍數(shù)的只有128，所以得出網(wǎng)絡(luò)地址是211.112.18.128。而廣播地址就是下一個(gè)網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)地址減1。而下一個(gè)32的倍數(shù)是160，因此可以得到廣播地址為211.112.18.159。

2、根據(jù)每個(gè)網(wǎng)絡(luò)的主機(jī)數(shù)量進(jìn)行子網(wǎng)地址的規(guī)劃和計(jì)算子網(wǎng)掩碼。

比如一個(gè)子網(wǎng)有10臺(tái)主機(jī)，那么對(duì)于這個(gè)子網(wǎng)需要的IP地址是：

10＋1＋1＋1＝13

注意：加的第一個(gè)1是指這個(gè)網(wǎng)絡(luò)連接時(shí)所需的網(wǎng)關(guān)地址，接著的兩個(gè)1分別是指網(wǎng)絡(luò)地址和廣播地址。因?yàn)?3小于16（16等于2的4次方），所以主機(jī)位為4位。而

256－16＝240

所以該子網(wǎng)掩碼為255.255.255.240。

如果一個(gè)子網(wǎng)有14臺(tái)主機(jī)，不少人常犯的錯(cuò)誤是：依然分配具有16個(gè)地址空間的子網(wǎng)，而忘記了給網(wǎng)關(guān)分配地址。這樣就錯(cuò)誤了，因?yàn)椋?/p>

14＋1＋1＋1＝17

17大于16，所以我們只能分配具有32個(gè)地址（32等于2的5次方）空間的子網(wǎng)。這時(shí)子網(wǎng)掩碼為：255.255.255.224

審核編輯：劉清