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ip地址分类及子网掩码的详细介绍

一、IP地址的介绍

1、IP地址的表示方法

IP地址 = 网络号+主机号

  把整个Internet网堪称单一的网络,IP地址就是给每个连在Internet网的主机分配一个在全世界范围内唯一的标示符,Internet管理委员会定义了A、B、C、D、E五类地址,在每类地址中,还规定了网络编号和主机编号。在 TCP/IP协议中,IP地址是以二进制数字形式出现的,共32bit,1bit就是二进制中的1位,但这种形式非常不适用于人阅读和记忆。因此Internet管理委员会决定采用一种"点分十进制表示法"表示IP地址:面向用户的文档中,由四段构成的32 比特的IP地址被直观地表示为四个以圆点隔开的十进制整数,其中,每一个整数对应一个字节(8个比特为一个字节称为一段)。A、B、C类最常用,下面加以介绍。本文介绍的都是版本4的IP地址,称为IPv4.

ip地址分类

从上图可以看出: 
  ●A类地址:A类地址的网络标识由第一组8位二进制数表示,A类地址的特点是网络标识的第一位二进制数取值必须为"0"。不难算出,A类地址第一个地址为00000001,最后一个地址是01111111,换算成十进制就是127,其中127留作保留地址,A类地址的第一段范围是:1~126,A类地址允许有2的7次方 -2=126个网段(减2是因为0不用,127留作它用),网络中的主机标识占3组8位二进制数,每个网络允许有2的24次方-2=16777216台主机(减2是因为全0地址为网络地址,全1为广播地址,这两个地址一般不分配给主机)。通常分配给拥有大量主机的网络。

  ●B类地址:B类地址的网络标识由前两组8位二进制数表示,网络中的主机标识占两组8位二进制数,B类地址的特点是网络标识的前两位二进制数取值必须为"10"。 B类地址第一个地址为10000000,最后一个地址是10111111,换算成十进制B类地址第一段范围就是128~191,B类地址允许有214 =16384个网段,网络中的主机标识占2组8位二进制数,每个网络允许有2的16次方-2=65533台主机,适用于结点比较多的网络。

  ●C类地址:C类地址的网络标识由前3组8位二进制数表示,网络中主机标识占1组8位二进制数C类地址的特点是网络标识的前3位二进制数取值必须为"110"。C类地址第一个地址为11000000,最后一个地址是11011111,换算成十进制C类地址第一段范围就是192~223,C类地址允许有221 =2097152个网段,网络中的主机标识占1组8位二进制数,每个网络允许有28-2= 254台主机,适用于结点比较少的网络。
  有些人对范围是2x不太理解,举个简单的例子加以说明。如C类网,每个网络允许有28-2= 254台主机是这样来的。因为C类网的主机位是8位,变化如下:
00000000
  00000001
  00000010
  00000011
   ……
  11111110
  11111111
  除去00000000和11111111不用外,从00000001到11111110共有254个变化,也就是28-2个。下图是IP地址的使用范围。

网络类别

最大网络数

第一个可用的网络号

最后一个可用的网络号

每个网络中的最大主机数

A

126(27-2)

1

126

16777214

B

16384(214)

128.0

191.255

65534

C

2097152(221)

192.0.0

223.255.255

254

2、几个特殊的IP地址
  1)私有地址
  上面提到IP地址在全世界范围内唯一,看到这句话你可能有这样的疑问,像192.168.0.1这样的地址在许多地方都能看到,并不唯一,这是为何?Internet管理委员会规定如下地址段为私有地址,私有地址可以自己组网时用,但不能在Internet网上用,Internet网没有这些地址的路由,有这些地址的计算机要上网必须转换成为合法的IP地址,也称为公网地址,这就像有很多的世界公园,每个公园内都可命名相同的大街,如香榭丽舍大街,但对外我们只能看到公园的地址和真正的香榭丽舍大街。下面是A、B、C类网络中的私有地址段。你自己组网时就可以用这些地址了。

10.0.0.0~10.255.255.255
172.16.0.0~172.131.255.255
192.168.0.0~192.168.255.255

2)回送地址
A类网络地址127是一个保留地址,用于网络软件测试以及本地机进程间通信,叫做回送地址(loopback address)。无论什么程序,一旦使用回送地址发送数据,协议软件立即返回之,不进行任何网络传输。含网络号127的分组不能出现在任何网络上。

【小技巧】
  ●Ping 127.0.0.1,如果反馈信息失败,说明IP协议栈有错,必须重新安装TCP/IP协议。如果成功,ping本机IP地址,如果反馈信息失败,说明你的网卡不能和IP协议栈进行通信。
  ●如果网卡没接网线,用本机的一些服务如Sql Server、IIS等就可以用127.0.0.1这个地址。
  3)广播地址
  TCP/IP规定,主机号全为"1"的网络地址用于广播之用,叫做广播地址。所谓广播,指同时向同一子网所有主机发送报文。
  4)网络地址
  TCP/IP协议规定,各位全为"0"的网络号被解释成"本"网络。由上可以看出:
  (1)含网络号127的分组不能出现在任何网络上;
  (2)主机和网关不能为该地址广播任何寻径信息。
  由以上规定可以看出,主机号全"0"全"1"的地址在TCP/IP协议中有特殊含义,一般不能用作一台主机的有效地址。

3、子网掩码
  从上面的例子可以看出,子网掩码的作用就是和IP地址与运算后得出网络地址,子网掩码也是32bit,并且是一串1后跟随一串0组成,其中1表示在IP地址中的网络号对应的位数,而0表示在IP地址中主机对应的位数。
  1)标准子网掩码
  A类网络(1~126) 缺省子网掩码:255·0·0·0
  255·0·0·0 换算成二进制为 11111111·00000000·00000000·00000000
  可以清楚地看出前8位是网络地址,后24位是主机地址,也就是说,如果用的是标准子网掩码,看第一段地址即可看出是不是同一网络的。如21.0.0.0.1和21.240.230.1,第一段为21属于A类,如果用的是默认的子网掩码,那这两个地址就是一个网段的。
  B类网络(128~191) 缺省子网掩码:255·255·0·0
  C类网络(192~223) 缺省子网掩码:255·255·255·0
  B类、C类分析同上。
  2) 特殊的子网掩码

  标准子网掩码出现的都是255和0的组合,在实际的应用中还有下面的子网掩码
255·128·0·0
255·192·0·0
……
255·255·192·0
255·255·240·0
……
255·255·255·248
255·255·255·252

  这些子网掩码又是什么意思呢?这些子网掩码的出现是为了把一个网络划分成多个网络。
  还记得上面的例子吗?如下所示:192·168·0·1和192·168·0·200如果是默认掩码255.255.255.0两个地址就是一个网络的,如果掩码变为255.255.255.192这样各地址就不属于一个网络了。下面的子网划分将作详细介绍。


192.168.0.1

11000000.10101000.00000000.00000001

192.168.0.200

11000000.10101000.00000000.11001000

255.255.255.0

11111111.11111111.11111111.00000000

192.168.0.1

11000000.10101000.00000000.00000001

192.168.0.200

11000000.10101000.00000000.11001000

255.255.255.192

11111111.11111111.11111111.11000000

   下表是几个子网掩码计算过程中非常有用的十进制和二进制的对照


用于子网掩码换算的十进制和二进制对照

十进制

128

64

32

16

8

4

2

1

二进制

10000000

01000000

00100000

00010000

00001000

00000100

00000010

00000001

常用的子网掩码的十进制和二进制对照

十进制

128

192

224

240

248

252

254

255

二进制

10000000

11000000

11100000

11110000

11111000

11111100

11111110

11111111

二、彻底明白IP地址的含义
  不管是学习网络还是上网,IP地址都是出现频率非常高的词。Windows系统中设置IP地址的界面如下图所示,图中

  出现了IP地址、子网掩码、默认网关和DNS服务器这几个需要设置的地方,只有正确设置,网络才能通,那这些名词都是什么意思呢?学习IP地址的相关知识时还会遇到网络地址、广播地址、子网等概念,这些又是什么意思呢?

  要解答这些问题,先看一个日常生活中的例子。如下图所示,住在北大街的住户要能互相找到对方,必须各自都要有个门牌号,这个门牌号就是各家的地址,门牌号的表示方法为:北大街+XX号。假如1号住户要找6号住户,过程是这样的,1号在大街上喊了一声:"谁是6号,请回答。",这时北大街的住户都听到了,但只有6号作了回答,这个喊的过程叫"广播",北大街的所有用户就是他的广播范围,假如北大街共有20个用户,那广播地址就是:北大街 21号。也就是说,北大街的任何一个用户喊一声能让"广播地址-1"个用户听到。


生活中的例子


  从这个例中可以抽出下面几个词:
  街道地址:北大街,如果给该大街一个地址则用第一个住户的地址-1,此例为:北大街0号
  住户的号:如1号、2号等。
  住户的地址:街道地址+XX号,如北大街 1号、北大街 2号等
  广播地址:最后一个住户的地址+1,此例为:北大街21号
  Internet网络中,每个上网的计算机都有一个像上述例子的地址,这个地址就是IP地址,是分配给网络设备的门牌号,为了网络中的计算机能够互相访问,IP地址=网络地址+主机地址,图1中的IP地址是192.168.100.1,这个地址中包含了很多含义。如下所示:
  网络地址(相当于街道地址): 192.168.100.0
  主机地址(相当于各户的门号): 0.0.0.1
  IP地址(相当于住户地址): 网络地址+主机地址=192.168.100.1
  广播地址: 192.168.100.255
  这些地址是如何计算出来的呢?为什么计算这些地址呢?要想知道如何,先要明白一个道理,学习网络的目的就是如何让网络中的计算机相互通讯,也就是说要围绕着"通"这个字来学习和理解网络中的概念,而不是只为背几个名词。
注:192.168.100.1是私有地址,是不能直接在Internet网络中应用的,上Internet要转为公有地址,下面详细说明。


1、为什么要计算网络地址


  一句话就是让网络中的计算机能够相互通讯。先看看最简单的网络,下图中是用网线(交叉线)直接将两台计算机连起来。下面是几种IP地址设置,看看在不同设置下网络是通还是不通。
  1)设置1号机的IP地址为192.168.0.1子网掩码为255.255.255.0,2号机的IP地址为192.168.0.200子网掩码为255.255.255.0,这两台计算机就能正常通讯。
  2)如果1号机地址不变,将2号机的IP地址改为192.168.1.200子网掩码还是为255.255.255.0,那这两台就无法通讯。
  3)设置1号机的IP地址为192.168.0.1子网掩码为255.255.255.192,2号机的IP地址为192.168.0.200子网掩码为255.255.255.192,注意和第1种情况的区别在于子网掩码,1为255.255.255.0本例是255.255.255.192这两台计算机就能正常通讯。


2台计算机用交叉线相连

 


   
第1种情况能通是因为这两台计算机处在同一网络192.168.0.0,所以能通,而2、3种情况下两台计算机处在不同的网络,所以不通。
  这里先给个结论:用网线直接连接的计算机或是通过HUB或普通交换机间接的计算机之间要能够相互通,计算机必须要在同一网络,也就是说它们的网络地址必须相同,而且主机地址必须不一样。如果不在一个网络就无法通。这就像我们上面举的例子,同是北大街的住户由于街道名称都是北大街,且各自的门牌号不同,所以能够相互找到对方。
  计算网络地址就是判断网络中的计算机在不在同一网络,在就能通,不在就不能通。注意,这里说的在不在同一网络指的是IP地址而不是物理连接。那么如何计算呢?

  2、如何计算网络地址
  
我们日常生活中的地址如:北大街1号,从字面上就能看出街道地址是北大街,而我们从IP地址中却难以看出网络地址,要计算网络地址,必须借助我们上边提到过的子网掩码。
  计算过程是这样的,将IP地址和子网掩码都换算成二进制,然后进行与运算,结果就是网络地址。与运算如下所示,上下对齐,1位1位的算,1与1=1 ,其余组合都为0。

             
 1...0...1...0
                  1...0...0...0
              与运算________________ 
                  1...0...0...0


 
 例如:计算IP地址为:202.99.160.50子网掩码是255.255.255.0的网络地址步骤如下:
  1)将IP地址和子网掩码分别换算成二进制
  202.99.160.50 换算成二进制为 11001010·01100011·10100000·00110010
  255.255.255.0 换算成二进制为 11111111·11111111·11111111·00000000
  2)将二者进行与运算

          
11001010·01100011·10100000·00110010
             11111111·11111111·11111111·00000000
         与运算________________________________________
             11001010·01100011·10100000·00000000

  3)将运算结果换算成十进制,这就是网络地址。
  11001010·01100011·10100000·00000000换算成十进制就是202.99.160.0
  现在我们就可以解答上面三种情况的通与不通的问题了。
  1、从下面运算结果可以看出二台计算机的网络地址都为192.168.0.0且IP地址不同,所以可以通。
           192.168.0.1      11000000.10101000.00000000.00000001
           255.255.255.0     11111111.11111111.11111111.00000000
       与运算______________________________________________________________
           192.168.0.0      11000000.10101000.00000000.00000000

           192.168.0.200     11000000.10101000.00000000.11001000
           255.255.255.0     11111111.11111111.11111111.00000000
       与运算______________________________________________________________
           192.168.0.0      11000000.10101000.00000000.00000000

  2、从下面运算结果可以看出1号机的网络地址为192.168.0.0,2号机的网络地址为192.168.1.0 不在一个网络,所以不通。
           192.168.1.200     11000000.10101000.00000001.11001000
           255.255.255.0     11111111.11111111.11111111.00000000
       与运算______________________________________________________________
           192.168.1.0      11000000.10101000.00000001.00000000

  3、从下面运算结果可以看出1号机的网络地址为192.168.0.0,2号机的网络地址为192.168.0.192 不在一个网络,所以不通
           192.168.0.1      11000000.10101000.00000000.00000001
           255.255.255.192    11111111.11111111.11111111.11000000
       与运算______________________________________________________________
           192.168.0.0      11000000.10101000.00000000.00000000

           192.168.0.200     11000000.10101000.00000000.11001000
           255.255.255.192     11111111.11111111.11111111.00000000
       与运算______________________________________________________________
           192.168.0.182     11000000.10101000.00000000.11000000

  相信看到这应该明白了为何计算网络地址和如何计算了,但也许还有很多疑问,如IP地址为什么写成这样,子网掩码到底是怎么回事等等,别急,下面慢慢介绍。

三、计算相关地址—通过IP地址和子网掩码与运算计算相关地址
  知道IP地址和子网掩码后可以算出:
●网络地址
● 广播地址
● 地址范围
● 本网有几台主机
【例1】下面例子IP地址为192·168·100·5 子网掩码是255·255·255·0。算出网络地址、广播地址、地址范围、主机数。

  1、分步骤计算
  1)将IP地址和子网掩码换算为二进制,子网掩码连续全1的是网络地址,后面的是主机地址。 虚线前为网络地址,虚线后为主机地址
192.168.100.5     11000000.10101000.01100100.00000101
255.255.255.0     11111111.11111111.11111111.00000000

2)IP地址和子网掩码进行与运算,结果是网络地址
192.168.100.5     11000000.10101000.01100100.00000101
255.255.255.0     11111111.11111111.11111111.00000000
与运算______________________________________________________________
结果为: 192.168.100.0     11000000.10101000.01100100.00000000

3) 将上面的网络地址中的网络地址部分不变,主机地址变为全1,结果就是广播地址。
网络地址为: 192.168.100.0     11000000.10101000.01100100.00000000
___________________________________________________________________________
将主机地址变为全1 
广播地址为: 192.168.100.255    11000000.10101000.01100100.11111111
4) 地址范围就是含在本网段内的所有主机
网络地址+1即为第一个主机地址,广播地址-1即为最后一个主机地址,由此可以看出
地址范围是: 网络地址+1 至 广播地址-1
本例的网络范围是:192·168·100·1 至 192·168·100·254
也就是说下面的地址都是一个网段的。
192·168·100·1、192·168·100·2 ... 192·168·100·20 ... 192·168·100·111... 192·168·100·254 
5) 主机的数量
主机的数量=2二进制的主机位数-2
减2是因为主机不包括网络地址和广播地址。本例二进制的主机位数是8位。
主机的数量=28-2=254

  2、总体计算
  我们把上边的例子合起来计算一下过程如下:
192.168.100.5     11000000.10101000.01100100.00000101
255.255.255.0     11111111.11111111.11111111.00000000

2)IP地址和子网掩码进行与运算,结果是网络地址
192.168.100.5     11000000.10101000.01100100.00000101
255.255.255.0     11111111.11111111.11111111.00000000
与运算   ______________________________________________________________
结果为网络地址:192.168.100.0     11000000.10101000.01100100.00000000
___________________________________________________________________________

将结果中的网络地址部分不变,主机地址变为全1
结果为广播地址:192.168.100.0     11000000.10101000.01100100.11111111
主机的数量:                           28-2=254
地址范围是:   网络地址: 192.168.100.0 ...... 广播地址为: 192.168.100.255
主机的地址范围是:网络地址+1:192.168.100.1 ...... 广播地址为: 192.168.100.254

【例2】IP地址为128·36·199·3 子网掩码是255·255·240·0。算出网络地址、广播地址、地址范围、主机数。
1) 将IP地址和子网掩码换算为二进制,子网掩码连续全1的是网络地址,后面的是主机地址, 虚线前为网络地址,虚线后为主机地址
128.36.199.3           10000000.00100100.1100 0111.00000011
255.255.240.0          11111111.11111111.1111 0000.00000000
2)IP地址和子网掩码进行与运算,结果是网络地址
128.36.199.3           10000000.00100100.1100 0111.00000011
255.255.240.0          11111111.11111111.1111 0000.00000000
与运算   ______________________________________________________________
结果为网络地址:128.36.192.0   10000000.00100100.1100 0000.00000000

3)将运算结果中的网络地址不变,主机地址变为1,结果就是广播地址。
128.36.192.0   10000000.00100100.1100 0000.00000000
______________________________________________________________
广播地址: 128.36.207.255        10000000.00100100.1100 1111.11111111
4) 地址范围就是含在本网段内的所有主机
网络地址+1即为第一个主机地址,广播地址-1即为最后一个主机地址,由此可以看出
本例的网络范围是:128.36.192.1   至    128.36.207.254
5) 主机的数量
主机的数量=2二进制位数的主机-2=212-2=4094
从上面两个例子可以看出不管子网掩码是标准的还是特殊的,计算网络地址、广播地址、地址数时只要把地址换算成二进制,然后从子网掩码处分清楚连续1以前的是网络地址,后是主机地址进行相应计算即可。

1.IP地址基础知识。
在Internet上有千百万台主机,为了区分这些主机,人们给每台主机都分配了一个专门的地址,称为IP地址。通过IP地址就可以访问到每一台主机。IP地址由4部分数字组成,每部分数字对应于8位二进制数字,各部分之间用小数点分开。如某一台主机的IP地址为:211.152.65.112 ,Internet IP地址由NIC(Internet Network Information Center)统一负责全球地址的规划、管理;同时由Inter NIC、APNIC、RIPE三大网络信息中心具体负责美国及其它地区的IP地址分配。

固定IP:固定IP地址是长期固定分配给一台计算机使用的IP地址,一般是特殊的服务器才拥有固定IP地址。

动态IP:因为IP地址资源非常短缺,通过电话拨号上网或普通宽带上网用户一般不具备固定IP地址,而是由ISP动态分配暂时的一个IP地址。普通人一般不需要去了解动态IP地址,这些都是计算机系统自动完成的。

公有地址(Public address)由Inter NIC(Internet Network Information Center 因特网信息中心)负责。这些IP地址分配给注册并向Inter NIC提出申请的组织机构。通过它直接访问因特网。

私有地址(Private address)属于非注册地址,专门为组织机构内部使用。

以下列出留用的内部私有地址
A类 10.0.0.0--10.255.255.255
B类 172.16.0.0--172.31.255.255
C类 192.168.0.0--192.168.255.255

2.IP地址是由什么机构分配的?
所有的IP地址都由国际组织NIC(Network Information Center)负责统一分配,目前全世界共有三个这样的网络信息中心。

InterNIC:负责美国及其他地区;
ENIC:负责欧洲地区;
APNIC:负责亚太地区。
我国申请IP地址要通过APNIC,APNIC的总部设在日本东京大学。申请时要考虑申请哪一类的IP地址,然后向国内的代理机构提出。

3.什么是公有地址和私有地址?
公有地址(Public address)由Inter NIC(Internet Network Information Center 因特网信息中心)负责。这些IP地址分配给注册并向Inter NIC提出申请的组织机构。通过它直接访问因特网。

私有地址(Private address)属于非注册地址,专门为组织机构内部使用。

以下列出留用的内部私有地址
A类 10.0.0.0--10.255.255.255
B类 172.16.0.0--172.31.255.255
C类 192.168.0.0--192.168.255.255



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