子网掩码与IP地址

璀璨的夜晚

已于 2022-07-09 15:16:30 修改

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文章标签：网络

于 2022-07-09 14:28:40 首次发布

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版权

IP地址是什么？

在网络中用来标识设备的具体地址，数据需要通过此进行寻址传输。

mac 地址比较复杂，简化流程加入了 ip 地址方便操作

IP 地址你的家庭住址 mac 你家里的某一个具体的人

IP地址由四段组成，每个字段是一个字节，8位，最大值是255。

IP 地址在网络中用于标识一个节点（或者网络设备的接口）

IP地址用于IP报文在网络中的寻址时使用IP地址就像现实中的家庭地址，可以标识网络中的一个

节点，数据就是通过它来找到目的地。

地址协议

ipv4 ：目前主流的协议

ipv6 ：fe80::fe7:ca03:81f:2887 2 128

IANA(The Internet Assigned Numbers Authority，互联网数字分配机构是INTERNET域名系统的最高权威机构，)是负责协调一些使Internet正常运作的机构。同时，由于Internet已经成为一个全球范围的不受集权控制的全球网络，为了使网络在全球范围内协调，存在对互联网一些关键的部分达成技术共识的需要，而这就是IANA的任务。

1、Internet体系结构
一个TCP/IP互联网提供了三组服务。最底层提供无连接的传送服务为其他层的服务提供了基础。第二层一个可靠的传送服务为应用层提供了一个高层平台。最高层是应用层服务。

IP协议是TCP/IP协议簇中的核心协议，也是TCP/IP的载体。所有的TCP，UDP，ICMP及IGMP数据都以IP数据报格式传输。

2、IP协议：这种不可靠的、无连接的传送机制称为Internet协议。

IP仅提供最好的传输服务。当发生某种错误时，如某个路由器暂时用完了缓冲区，IP有一个简单的错误处理算法：丢弃该数据报，然后发送ICMP消息给信源。任何要求的可靠性必须由上层来提供。

无连接指IP并不维护任何关于后续数据报的状态信息。

每个数据报的处理是相互独立的。IP数据报可以不按发送顺序接收。如果一信源向相同的信宿发送两个连续的数据报（先是A，然后是B）每个数据报都是独立的进行路由选择，可能选择不同的路线，因此B可能在A到达之前先到达。

3、IP协议三个定义：
　　（1）IP定义了在TCP/IP互联网上数据传送的基本单元和数据格式。
　　（2）IP软件完成路由选择功能，选择数据传送的路径。
　　（3）IP包含了一组不可靠分组传送的规则，指明了分组处理、差错信息发生以及分组的规则。
　　
　　4、IP数据包：联网的基本传送单元是IP数据包，包括数据包头和数据区部分。
　　5、IP数据包封装：物理网络将包括数据包包头的整个数据包作为数据封装在一个帧中
　　6、MTU网络最大传送单元：不同类型的物理网对一个物理帧可传送的数据量规定不同的上界。
　　7、IP数据包的重组：一是在通过一个网络重组；二是到达目的主机后重组。后者较好，它允许对每个数据包段独立地进行路由选择，且不要求路由器对分段存储或重组。
　　8、生存时间：IP数据包格式中设有一个生存时间字段，用来设置该数据包在联网中允许存在的时间，以秒为单位。如果其值为0，就把它从互联网上删除，并向源站点发回一个出错消息。
　　9、IP数据包选项：
IP数据包选项字段主要是用于网络测试或调试。包括：记录路由选项、源路由选项、时间戳选项等。
　　路由和时间戳选项提供了一种监视或控制互联网路由器路由数据包的方法

为什么要进行网段划分呢？

我们寻找某台主机时，在同一个网段的主机网络号都是相同的，我们可以根据网络号确定一个区域，再通过主机号寻找目的主机。因此,我们需要知道：IP地址由两部分组成，即网络地址和主机地址。

网络号: 保证相互连接的两个网段具有不同的标识
主机号: 同一网段内, 主机之间具有相同的网络号, 但是必须有不同的主机号；
不同的子网其实是把网络号相同的主机放到一起.
如果在子网中新增一台主机, 则这台主机的网络号和这个子网的网络号一致, 但是主机号必须不能和子网中的其他主机重复。
主机号为1的一般都为路由器接口
网络地址表示其属于互联网的哪一个网络，主机地址表示其属于该网络中的哪一台主机。二者是主从关系。

IP地址的四大类型标识的是网络中的某台主机。IPv4的地址长度为32位，共4个字节，但实际中我们用点分十进制记法

IP地址划分类

IP地址根据网络号和主机号来分，分为A、B、C三类及特殊地址D、E。全0和全1的都保留不用。

A类：(1.0.0.0-126.0.0.0)（默认子网掩码：255.0.0.0或 0xFF000000）第一个字节为网络号，后三个字节为主机号。该类IP地址的最前面为“0”，所以地址的网络号取值于1~126之间。一般用于大型网络。

范围：0 0000000 - 0 1111111.X.Y.Z : 0-127.X.Y.Z网络ID位是最高8位,主机ID是24位低位

网络数：126=2^7(可变是的网络ID位数网络数：126=2^7(可变是的网络ID位数

每个网络中的主机数：2^24-2=16777214 默认子网掩码：255.0.0.0

私网地址：10.0.0.0 范例:114.114.114.114,8.8.8.8,1.1.1.1,123.56.174.200,119.29.29.29

B类：(128.0.0.0-191.255.0.0)（默认子网掩码：255.255.0.0或0xFFFF0000）前两个字节为网络号，后两个字节为主机号。该类IP地址的最前面为“10”，所以地址的网络号取值于128~191之间。一般用于中等规模网络。

范围:10 000000 - 10 111111.X.Y.Z：128-191.X.Y.Z

网络ID位是最高16位,主机ID是16位低位网络数：2^14=16384

每个网络中的主机数：2^16-2=65534 默认子网掩码：255.255.0.0

私网地址：172.16.0.0-172.31.0.0 范例:180.76.76.76，172.16.0.1

C类：(192.0.0.0-223.255.255.0)（子网掩码：255.255.255.0或 0xFFFFFF00）前三个字节为网络号，最后一个字节为主机号。该类IP地址的最前面为“110”，所以地址的网络号取值于192~223之间。一般用于小型网络。

范围：110 0 0000 - 110 1 1111.X.Y.Z: 192-223.X.Y.Z

网络ID位是最高24位,主机ID是8位低位网络数：2^21=2097152

每个网络中的主机数：2^8-2=254 默认子网掩码：255.255.255.0

私网地址：192.168.0.0-192.168.255.0 范例: 223.6.6.6,223.5.5.5

D类：是多播地址。该类IP地址的最前面为“1110”，所以地址的网络号取值于224~239之间。一般用于多路广播用户。组（多）播，1110 0000 - 1110 1111.X.Y.Z: 224-239.X.Y.Z

E类：是保留地址。该类IP地址的最前面为“1111”，所以地址的网络号取值于240~255之间。

保留未使用，240-255

在这里插入图片描述

实际可用的ip地址：

IP地址的四大类型标识的是网络中的某台主机。IPv4的地址长度为32位，共4个字节，但实际中我们用点分十进制记法。

A、B、C 类 --------------单播IP地址、可以配置PC、网络

设备，接口

特殊的无法使用的ip

0.0.0.0 --------任意网段

255.255.255.255---广播地址127.0.0.0----------127.255.255.255 ------内部回环地址

（测试本机是否正常 ip协议是否正常） 127.0.0.1

169.254.x.x dhcp动态（微软保留地址）

每个网段中主机位全0的IP----网段（192.168.10.0/24

192.168.10.255/24 192.168.10.0

255.255.224.0）

每个网段中主机位全1的IP-----广播( 定义单播的私有地址）

10.0.0.0-------------10.255.255.255

172.16.0.0----------172.31.255.255

192.168.0.0---------192.168.255.255

私有IP地址：

在IP地址3种主要类型里，各保留了3个区域作为私有地址，其地址范围如下：
A类地址：10.0.0.0～10.255.255.255
B类地址：172.16.0.0～172.31.255.255
C类地址：192.168.0.0～192.168.255.255

公有IP地址：

A类的公有IP：
1.0.0.0~9.255.255.255
11.0.0.0~126.255.255.255
B类的公有IP：
128.0.0.0~172.15.255.255
172.32.0.0~191.255.255.255
C类的公有IP：
192.0.0.0~192.168.255.255
192.169.0.0~223.255.255.255

回送地址：127.0.0.1。也是本机地址，等效于localhost或本机IP。一般用于测试使用。例如：ping 127.0.0.1来测试本机TCP/IP是否正常。

子网掩码

子网掩码(subnet mask)又叫网络掩码、地址掩码、子网络遮罩，它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。
子网掩码是一个32位地址，用于屏蔽IP地址的一部分以区别网络标识和主机标识，并说明该IP地址是在局域网上，还是在远程网上。

子网掩码——屏蔽一个IP地址的网络部分的“全1”比特模式。对于A类地址来说，默认的子网掩码是255.0.0.0；对于B类地址来说默认的子网掩码是255.255.0.0；对于C类地址来说默认的子网掩码是255.255.255.0。

通过子网掩码，就可以判断两个IP在不在一个局域网内部。
子网掩码可以看出有多少位是网络号，有多少位是主机号

我们都知道，IP地址是以网络号和主机号标识网络上的主机的，只有在同一网络号下的主机才可以“直接”互通，不同网络号的主机要通过网关互通。
为了使同一个网络下有多个子网，就产生了子网掩码

ip地址与子网掩码使用，分为网络位与主机位。

例如：一台设备ip地址为192.168.1.1 ，子网掩码为：255.255.255.0

我们可能通常一眼就能看出这台设备是192.168.1.0网段的，可是，具体是如何得到的呢？

区分网络号和主机号
是一个32位的正整数. 通常用一串 “0” 来结尾
将IP地址和子网掩码进行 “按位与” 操作, 得到的结果就是网络号
网络号和主机号的划分与这个IP地址是A类、B类还是C类无关
那么如何确定子网掩码呢?
将一个网络划分为多个子网，网络号就要占用原来的主机位。
例如：
C类地址，21位标识网络号，8位标识主机号，要将其划分为4个子网，则需占用2位原来的主机标识位。
此时，网络号由之前的21位变为23位，子网掩码为：255.255.255.224
其实，它的计算方式是，将ip地址与子网掩码换算成为2进制，进行“与”运算，得到的就是这台设备的网络位，也就是我们所说的网段，剩下的就是主机位，如下图：

在这里插入图片描述

1.定义

变长子网掩码（VLSM）是指一个网络可以用不同的掩码进行配置，将一个网络（网络地址）划分为多个子网，提供更多的灵活性，同时保证在每个子网能够有足够数量的主机。

2.好处

可变长子网掩码缓解了使用缺省子网掩码导致的地址浪费问题；同时也为企业网络提供了更为有效的偏址方案。

3.原理

上面我们讲过了，一个ip地址的网络位，是通过ip地址与子网掩码进行“与”运算得到的。我们以C类ip地址192.168.1.1为例，C类ip地址的缺省子网掩码为：255.255.255.0，转化为二进制为11111111.11111111.11111111.00000000，可用主机位为2^8-2=254个。我们可以通过向最后8位借位的方式，将整个192.168.1.0网段划分出更多的网段。但是为什么借位就能划分出更多的网段呢？我通过计算的方式，为大家讲解：

如果我们接1位会出现以下情况：

借1位后，子网掩码变成了11111111.11111111.11111111.10000000

(注：借位时只能从最高位开始借。)

此时，我们通过ip地址与子网掩码进行“与”运算的方式，计算192.168.1.1与192.168.1.129的网络位，如下图：

https://blog.youkuaiyun.com/weixin_47931795/article/details/107568119