IP地址与子网掩码

引言

互联网上连接的设备和计算机都有独一无二的地址，作为这台主机在互联网上的唯一标识，这个标识被称为IP地址。在计算机网络中，每个被传输的数据包包括一个目的IP地址和一个源IP地址。IP 地址由32位二进制数组成，如我的电脑连接在互联网上的IP地址如下： 11000000.10101000.01111110.00000001。很显然，这些数字可读性较差而且很不适合记忆，因此，人们就将计算机 IP 地址的32位二进制数转换成一位十进制数，这样更方便记忆。

一、IP地址

1. IP地址的组成

IP 地址由两部分组成：网络部分（netID）+主机部分（hostID）=32位

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

一个字节（byte)=8个比特（bit)
IP地址是32位二进制，点分四段十进制数表示

现在用到IP地址的版本是IPV4（第四个版本），之后将会过渡到IPV6（第六版本），IPV6地址位数是128位二进制
—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可以满足一人一IP

2. IP地址的分类

IP地址的网络部分由 LANA（Internet 地址分配机构）统一分配，以保证 IP 地址的唯一性
为了便于分配和管理，LANA 将 IP 地址分为 A、B、C、D、E 五类，根据 IP 地址二进制表示方法前几个比特位，就可以判断 IP 地址属于哪类

A、B、C用于商业用途，D用于组播，E用于科研

具体主机的 IP 地址由得到某一网络地址的机构或组织自行决定如何分配

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—111111110    

127—本地网卡环回测试地址
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

二、私有地址(只能用于局域网/内网）

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

IP地址类别分为私有地址和公有地址，区别：

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
公有地址：出现在互联网中，如果地址重复使用，将不能正常转发，因为地址必须唯一

三、子网掩码

1.概述

①在网络中，不同主机之间通信的情况可以分为两种：

同一网段中两台主机之间互相通信

不同网段中两台主机之间互相通信

具有相同网络地址的IP地址称为同一网段的IP地址！！！

2.子网划分

——把大的网络划分为多个小的网络

为什么要进行子网划分？

原因：因为IP地址资源紧张

子网划分：

网络ID这部分是不能去改变它的，我们要把它进行子网的划分就要从主机ID这边找切入点，把主机ID当中的某几个主机位和前面的几个主机位变成子网掩码，借子网ID的几个主机号当作网络ID

3.例：计算网络号问题

问192.168.10.250/24和193.168.20.10/24是不是在同一网段？

计算步骤：
1.把IP地址换算成二进制
2.把子网掩码换算成二进制，并且与IP地址对齐
3.把IP地址和子网掩码做”与“运算
4.用“有0出0 全1出1”口诀计算出结果即为网络号/网络位
5.第二个IP的网络号计算方法同上
6.比较两网络号是否相同。如果相同即为同一网段，两两之间数据通信用交换机，如果不相同即不在同一网段，两两之间数据通信用路由器

子网数——用来确定默认网络分为几段
主机容量——用来确定这个网段还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=2ᵐ（m为剩余主机位）
有效主机容量=2ᵐ—2（网络标识位和广播地址位是不能用于主机的IP地址编写）
（默认）C类 有效主机容量=2^8-2=254台
（默认）B类 有效主机容量=2^16-2=65534台
（默认）A类 有效主机容量=2^24-2=16777214台