IP地址分类与子网划分-优快云博客

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IP地址分类

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大多数情况下我们只要了解ABC三类即可，主要记住A类IP地址首位是0（网络号8位），B类IP地址开头是10（网络号16位），C类IP地址开头是110（网络号24位）

子网划分

在上述A类B类地址中我们可以看到，主机号位数是比较多的，其中A类地址相当于有2²⁴-2个主机在同一个局域网中，B类地址相当于有2¹⁶-2个主机在同一个局域网中，这样的话网络流量就会负担很重，其次如果一个局域网中的主机数量少，也会造成IP地址的浪费。针对上述问题我们引入子网划分的概念：子网划分‌是指将一个大的IP地址块划分为多个较小的子网，每个子网可以独立管理和配置。
子网划分的好处：
1)提高空间利用率‌：通过子网划分，可以将大型网络划分为多个小网络，每个子网可以独立使用IP地址，避免了IP地址的浪费，提高了空间利用率‌
‌2)减少网络流量‌：子网划分后，每个子网内的流量仅在本地传输，只有需要发送到其他网络的分组才会穿越路由器，这样可以减少网络流量，优化网络性能‌
3)简化管理‌：子网划分使得网络管理变得更加简单。在一个小网络中进行管理和排错比在大网络中更容易，提高了管理效率‌
‌4)减少广播域‌：子网划分可以减少广播域的数量，广播域的减少有助于降低网络拥塞和冲突，提高网络的稳定性和安全性‌
‌5)增加可用IP地址‌：通过子网划分，可以将大的网段划分为多个小的子网，从而增加更多的可用IP地址，满足更多设备的需求‌

举个例子，某学校申请了一个B类网络地址：166.1.x.x，我们可以看到这个地址中可以容纳2¹⁶-2，如果不进行划分，肯定会造成ip地址浪费。那么参考ip地址划分的方式来进行子网划分，我们知道此学校申请的B类IP地址有16位网络号，那么我们可以将网络号再次拓宽一下，网络号位数增加一点，新增的网络号就是子网号
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增加了子网号后，可以看到原来的ip地址格式为<网络号，主机号>优化成为了<网络号，子网号，主机号>的形式。这样这个ip地址可以划分为两个子网了
子网1：

ip地址范围166.1.0.0~166.1.127.255，每个子网内拥有2¹⁵-2个ip地址，这里-2主要要区分全0和全1的情况下，全0是网段的ip（本网络），全1表示广播地址，这俩地址不能用。当然更细节一点的话，需要-3个ip地址，还会有一个默认网关，这个也是不能用的

子网2：
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ip地址范围166.1.128.0~166.1.255.255，网段内的ip地址数量同子网1。
我们这边将网络号和子网号合并在一起，统一称为网络前缀，相同的网络前缀的ip地址就说明在一个子网内，那么计算机怎么判断这两个ip地址的前缀相同呢？这边就要引入子网掩码的概念，实际上子网掩码就是保存网络前缀位数的。
子网掩码格式：前面连续n个1，尾部全是0。
计算网络段的方式就是将ip地址与子网掩码做与操作。如果此学校的B类地址按照上述情况下划分子网，那么子网掩码就是255.255.128，网络前缀就是一共有17bit，一般我们通过x.x.x.x/n的格式来表示ip地址，n在这里就是17
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相关习题：
例1：192.168.1.100/29=255.255.255.248求网络地址、主机地址和广播地址
解答：
主机地址：将ip地址与子网掩码做与操作=取ip地址的192.168.1.100前29位即可，剩余3位均为0=192.168.1.96，剩余3位主机全是1=192.168.1.103，所以结果是192.168.1.96~192.168.1.103（开区间）
网络地址：192.168.1.96
广播地址：192.168.1.103
**总结：**主机地址就是除去网络地址和广播地址的，可以分配给用户用的地址。网络地址就是网络段，表面本网络，主机地址都是0的时候就是网络地址。广播地址就是主机地址都是1的时候的地址。

例2：现有一个C类网络地址段192.168.1.0/24，请使用变长子网掩码给三个子网分别分配IP地址。需求：三个区域第一个部门需要30个主机，第二个部门需要20个主机，第三个部门需要10个主机
解答：（答案不唯一）
第一个区域30个主机，那么需要需要5位主机号，子网掩码位数就是最多3位
第二个区域20个主机，那么也需要5位主机号，子网掩码最多3位
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这边给第一个部门分配网段：192.168.1.32/27，子网号取了001
给第二个部门分配网段：192.168.1.64/27，子网号取了010

第三个区域10个主机，需要4位主机号，子网掩码最多4位
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这边给第三个部门分配网段：192.168.1.16/28，子网号取了0001

例3：某公司有生产部、销售部、财务部、客服部四个部门，每个部门主机数最多不超过50台。若该公司获得了一个C类地址192.168.100.0/24，应该如何划分子网呢？
解答：取6位主机号，那么子网号就是2位，正好对应四个部门，子网掩码26位
四个部门对应的网段正好是：
192.168.100.0/26，子网号00
192.168.100.64/26，子网号01
192.168.100.128/26，子网号10
192.168.100.192/26，子网号11

默认子网掩码

根据IP地址的类别，有默认的子网掩码。因为有些老的网络可能没有进行子网划分，但是肯定有一个默认的子网掩码的
A类地址：255.0.0.0（/8）
B类地址：255.255.0.0（/16）
C类地址：255.255.255.0（/24）

默认网关

举个例子，如果H1向H3发送一个ip数据报，会怎么做呢？
假设H1的地址是166.1.0.1，B的地址是166.1.128.2
(1)H1会在自己的局域网内，找到当前局域网内的子网掩码，将目的地址（H3）逐位相与，判断是否与自己的网络网络段是否一样，如果一样，转(2)，不一样转(3)。
(2)发现H3和自己属于一个局域网内，那么交付给交换机和集线器，直接发送给H3。
(3)发现H3不是自己局域网内的地址了，怎么办呢？交给默认网关(这里默认网关是166.1.0.5)，H1根据ARP协议，会知道默认网关的MAC地址，默认网关对应的地址接口是B3，MAC帧先交给交换机，再交付给路由器
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(4)交付给路由器后，开始对目的地址和路由表中每一行的子网掩码做与操作，得到H3的目的网络号是166.1.128.0，对应从B2接口开始转发出去
(5)交换机根据mac地址，最终交付给H3