IP地址和子网掩码

一、IP地址

1.了解IP地址

1.IP地址是指互联网协议地址，又译为网际协议地址。是IP协议提供的一种统一的地址格式，它为互联网上的每一个网络和每一台主机分配一个逻辑地址，以此来屏蔽物理地址的差异。

2.IP地址是由“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同一个网段。
主机部分：用来确定终端的容量大小（这个网段最多可以容纳多少台主机）。
同一个部门应该要确保其所有的终端在同一个网段；主机的数量应该在你的主机部分的范围内

2.IPv4与IPv6

IPv4地址是32为二进制数，点分为四段十进制数表示。现在用到的IP地址的版本是IPv4，之后将会过渡到IPv6。
IPv6地址是128位二进制数。因为IPv4公网地址已经耗尽，没有办法做到一人一IP，所以将会过渡到IPv6，IPv6是可以满足一人一IP的。
其中IPv6用 “:” 进行分隔。16位二进制数为一段，一共8段16位二进制数，表示用十六进制数表示，8段冒号分隔4位十六进制数。

3.IP地址分类

IP地址分为五类：A、B、C、D、E
其中A、B、C三类用于商业用途，D类用于组播，E类用于科研。

类别	地址段	二进制表示地址段	默认子网掩码
A	1-126	00000001-01111110	255.0.0.0/8
B	128-191	10000000-10111111	255.255.0.0/16
C	192-223	11000000-11011111	255.255.255.0/24
D	224-239	11100000-11101111
E	240-254	11110000-11111110

其中地址段中的127是本地网卡环回测试地址，用于测试本机硬件是不是好的，ping 127.0.0.1
0.0.0.0——所有网段
255.255.255.255——全网广播
X.X.X.255/24——本网段广播（只有一个网段所能收到的）

IP地址类别分为私有地址和公有地址。
私有地址：只能出现在局域网中，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的话，不会影响别的局域网通信。
A:10.0.0.0——10.255.255.255

B:172.16.0.0——172.31.255.255

C:192.168.0.0——192.168.255.255

私有地址之所以分为三段，是因为需求不一样，规模不同。
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。

二、子网掩码

1.了解子网掩码

子网掩码是一种用来指明一个IP地址的哪些位标识的是主机所在的子网，以及哪些位标识的是主机的位掩码。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。
子网掩码也是32位二进制数，其中连续的1代表了网络部分，连续的0代表了主机部分。
子网数：用来确定默认网络分为几段

2.计算

2.1网段

通过子网掩码还可以判断两个IP是不是在同一网段。
计算方法：
1：把IP地址换算成二进制；

2：把子网掩码换算成二进制数，并且与IP地址对齐；

3：把IP地址和子网掩码相乘；

4：通过”有0出0，全1出1“口诀计算出结果即为网络位/网络号；

5：第二个IP的网络位/网络号计算方法同上；

6：比较两网络位/网络号是否相同，如果相同即为同一个网段，两两之间数据通信即用交换机。如果不同即不在同一个网段，两两之间数据通信用路由器。

例：192.168.10.250/24和192.168.20.10/24在不在同一个网段？

192.168.10.250
换算成二进制：11000000.10101000.00001010.11111010
255.255.255.0
换成成二进制：11111111.11111111.11111111.00000000
相乘结果：192.168.10.0

192.168.20.10
换算成二进制：11000001.10101000.00010100.00001010
255.255.255.0
换算成二进制：11111111.11111111.11111111.00000000
相乘结果：193.168.20.0
因为网络号不一致，所以不在同一个网段，需要用路由器连接。

2.2有效主机容量

子网数：用来确定默认网络分为几段。
主机容量：用来确定这个网段可以容纳多少台主机。
子网数=2ⁿ（n为网络位借主机位的位数）
主机容量/块大小=2^m（m为剩余主机位数）
有效主机容量=2^m-2
A类有效主机容量=2²⁴-2=16777214台
B类有效主机容量=2¹⁶-2=65534台
C类有效主机容量=2⁸-2=254台

例：172.16.0.0/20 网络标识？广播地址？有效主机范围？
子网数：2⁴=16
主机容量：2¹²=4096
有效主机容量：2¹²2=4094
网络标识——广播地址(前四段)
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
有效主机范围(前四段)
172.16.0.1/20——172.16.15.254/20
172.16.16.1/20——172.16.31.254/20
172.16.32.1/20——172.16.47.254/20
172.16.48.1/20——172.16.63.254/20

总结

IP地址的几个分类需要重点记下，这对之后的计算网段和有效主机容量都会有所帮助，并且要根据不同的需求来划分子网。