IP地址分类及子网掩码详解

IP地址分类及子网掩码详解一、IP地址分类1、分类IP地址就是给每一个连接在Internet上的主机分配一个唯一的32bit 地址（标识符）。IP地址的结构使我们可以Internet上很方便地进行寻址，这就是：先按IP地址中的网络号码 net-id 把网络找到，再按主机号码 host-id 把主机找到。所以IP地址并不只是一个计算机的号码，而是指出了连接到某个网络上的某个计算机。IP地址由美国国防数据网DDN的网络信息中心NIC进行分配。按照国际规定，IP地址可分为A、B、C、D、E五类，具体划分如下： 其中A、B、C类地址由net-id (网络号)与 host-id(主机号)字段组成，是国际互联网上公共分配的地址，每一种类别网络地址与主机地址占用的位数见下图所示：一个IP 地址可以很容易地从其第一个十进制数字上识别出来，是属于那一个类别，各类别分别有一定的数值范围，如下表所示： D、E类IP地址组成不区分网络号和主机号，D类地址是一种组播地址，主要是留给Internet体系结构委员会IAB(Internet Architecture Board)使用。E类地址保留在今后使用。下面详细介绍各类地址：A类地址：由1个字节的网络号和3个字节的主机号组成，默认子网掩码255.0.0.0，网络地址的最高位必须为“0”，第一个八位位组值的范围从0-127。其中0.0.0.0 保留且表示任意IP地址，127.0.0.0保留用户测试回环用，实际可用的网络号126个(2的7次方-2)，从1.0.0.0 到126.0.0.0，每个网络可容纳16777216个主机(2的24次方)。B类地址：由2个字节的网络号和2个字节的主机号组成，默认子网掩码255.255.0.0，网络地址的最高位必须为“10”，第一个八位位组值的范围从128-191。其中保留128.0.0.0全“0”网络号和191.255.0.0全“1”网络号，实际可用的网络号16382个(2的14次方-2)，从128.1.0.0 到191.254.0.0，每个网络可容纳65536个主机(2的16次方)。C类地址：由3个字节的网络号和1个字节的主机号组成，默认子网掩码255.255.255.0，网络地址的最高位必须为“110”，第一个八位位组值的范围从192-223。其中保留192.0.0.0全“0”网络号和223.255.255.0全“1”网络号，实际可用的网络号2097150个(2的21次方-2)，从192.0.1.0 到223.255.254.0，每个网络可容纳256个主机(2的8次方)。D类地址：网络地址的最高位必须为“1110”，第一个八位位组值的范围从224-239。可用的地址范围从224.0.0.0 到239.255.255.255。该地址为专门保留地址，并不指向特定网络，用于多点广播，多点广播地址用来一次寻址一组计算机，标识该组计算机共享同一协议族。E类地址：网络地址的最高位必须为“11110”，第一个八位位组值的范围从240-255。可用的地址范围从240.0.0.0 到240.255.255.254，为将来使用保留。2、特殊地址l 下列地址为保留作为特殊用途的，一般不适用对于A、B、C类地址：网络号(net-id)全“0”，表示本网络类别； 全“1”，主机号(host-id)全“0”，表示本网络号； 全“1”，本网络广播地址；l 常用的特殊地址含义全“0”IP地址，“0.0.0.0”表示全零网络，默认网络，任意IP地址；全“1”IP地址，“255.255.255.255”表示全网广播地址(原来为“0.0.0.0”),确切IP地址；广播地址可以分为直接广播和受限广播：直接广播地址包含一个有效的网络号和一个全“1”的主机号，如你说的218.56.57.255，255就是一个主机号，218.56.57则是C类的IP地址网络号；受限广播32位全1的IP地址（255.255.255.255），该地址用于主机配置过程中IP数据报的目的地址，此时主机可能还不知道它所在网络的网络掩码，甚至连它的IP地址也不知道。在任何情况下，路由器都不转发目的地址为受限的广播地址的数据报，这样的数据报仅出现在本地网络中。3、可用网络地址、主机地址网络类别最大网络数第一个可用的网络号码最后一个可用的网络号码每个网络中的最大主机数A126112616,777,214B16,382128.1191.25465,534C2,097,150192.0.1223.255.254254二、子网掩码详解一般考试中都会给定一个IP地址和对应的子网掩码，让你计算： 1、子网数目 2、网络号 3、主机号 4、广播地址 5、可用IP地址范围 碰到这类题，我们应该怎么样来解题呢。方法如下： 首先，不要管这个IP是A类还是B类还是C类，IP是哪一类对于解题是没有任何意义的，因为在很多题中B类掩码和A类或是C类网络一起出现，不要把这认为是一个错误，很多时候都是这样出题的。 其次，应该知道以下几点： 1、明确“子网”的含义： 子网就是把一个大网划分为几个小网，每个小网的IP地址数目都是一样多的。这个小网就叫做这个大网的子网。大网可以是A类大网，也可以是B类大网，还可能是C类大网。 A类大网中容纳了2的24次方个IP地址，即16777216个IP地址；B类大网中容纳着2的16次方个IP地址，即65536个IP地址；C类大网中容纳着2的8次方个IP地址，即256个IP地址。 如果把B类大网划分为32个小网，那么每个小网的IP地址数目就是65536/32=2048；如果把C类大网划分为32个小网，那么每个小网的IP地址数目就是256/32=8。 2、明确“掩码”的含义： 掩码的作用就是用来告诉电脑把“大网”划分为多少个“小网”! 好多书上说，掩码是用来确定IP地址所在的网络号，用来判断另一个IP是不是与当前IP在同一个子网中。这也对，但是对于我们做题来说，意义不大。我们要明确：掩码的作用就是用来告诉电脑把“大网”划分为多少个“小网”! 掩码是用来确定子网数目的依据！ 3、牢记各类网络的默认掩码 A类网络的默认掩码是255.0.0.0，换算成二进制就是 11111111.00000000.00000000.00000000；默认掩码意味着没有将A类大网再划分为若干个小网。掩码中的1表示网络号，24个0表示在网络号确定的情况下（用二进制表示的IP地址的左边8位固定不变），用24位二进制数来表示IP地址的主机号部分。（IP地址是由网络号+主机号两部分构成） B类网络的默认掩码是255.255.0.0，换算成二进制就是 11111111.11111111.00000000.00000000；默认掩码意味着没有将B类大网再划分为若干个小网。16个0表示在网络号确定的情况下（用二进制表示的IP地址的左边16位固定不变）可以用16位二进制数来表示IP地址的主机号部分。（可以把B类默认掩码理解为是将A类大网划分为2的8次方(即256）个小网） C类网络的默认掩码是255.255.255.0，换算成二进制就是 11111111.11111111.11111111.00000000；默认掩码意味着没有将C类大网再划分为若干个小网。这里的8个0表示在网络号确定的情况下（用二进制表示的IP地址的左边24位固定不变），可以用8位二进制数来表示IP地址的主机部分。（可以把C类默认掩码理解为是将A类大网划分为2的16次方(即65536）个小网，是将B类大网划分为2的8次方（即256）个小网） 4、关于正确有效的掩码： 正确有效的掩码应该满足一定的条件，即把十进制掩码换算成二进制后，掩码的左边部分一定要是全为1且中间不能有0出现。比方说将255.255.248.0转为二进制是 11111111.11111111.11111000.00000000，可以看到左边都是1，在1的中间没有0出现（0都在1的右边），这样就是一个有效的掩码。我们再来看254.255.248.0，转成二进制是 11111110.11111111.11111000.00000000，这不是一个正确有效的掩码，因为在1中间有一个0的存在。再来看255.255.249.0，转为二进制是11111111.11111111.11111001.00000000，这也不是一个正确有效的掩码，因为在1中间也有0的存在。 5、关于子网掩码的另类表示法： 有些题目中不是出现如255.255.248.0这样的子网掩码，而是出现 IP地址/数字 这样的形式，这里的/数字就是子网掩码的另类表示法。在做题时，我们要正确理解这种另类表示法。我们将255.255.248.0转为二进制的形式是 11111111.11111111.11111000.00000000，可以看到左边是有21个1，所以我们可以将255.255.248.0这个掩码表示为/21。反过来，当我们看到/21时，我们就把32位二进制的左边填上21个1，将这个32位二进制数每8位做为一节用句点隔开，再转换为十进制，就是255.255.248.0了。 6、网络中有两个IP地址不可用： 不管是A类还是B类还是C类网络，在不划分子网的情况下，都是有两个IP地址不可用的：网络号和广播地址。比如在一个没有划分子网的C类大网中用202.203.34.0来表示网络号，用202.203.34.255来表示广播地址，因为C类大网的IP地址有256个，现在减去这两个IP地址，那么可用的IP地址就只剩下256-2=254个了。如果题目问：把一个C类大网划分为4个子网，会增加多少个不可用的IP地址？可以这样想：在C类大网不划分子网时，有两个IP地址不可用；现在将C类大网划分为4个子网，那么每个子网中都有2个IP地址不可用，所以4个子网中就有8个IP地址不可用，用8个IP地址减去没划分子网时的那两个不可用的IP地址，得到结果为6个。所以在将C类大网划分为4个子网后，将会多出6个不可用的IP地址。 7、根据掩码来确定子网的数目 首先看题中给出的掩码是属于哪个默认掩码的“范围”内，这样我们就可以知道是对A类还是B类还是C类大网来划分子网。比方说202.117.12.36/30，我们先把/30这种另类的掩码表示法转换为我们习惯的表示法： 11111111.11111111.11111111.11111100，转为十进制是255.255.255.252。我们可以看到，这个掩码的左边三节与C类默认掩码相同，只有第四节与C类默认掩码不同，所以我们认为255.255.255.252这个掩码是在C类默认掩码的范围之内的，意味着我们将对C类网络进行子网划分。因为C类网络的默认掩码是255.255.255.0，将C类默认掩码转换为二进制是11111111.11111111.11111111.00000000,这里的8个0表示可以用8位二进制数来表示IP地址，也就是说C类大网中可有2的8次方个IP地址，也就是256个IP地址。这道题中的掩码的最后一节是252，转换为二进制是11111100，因为1表示网络号，所以111111就表示将C类大网划分为（111111）2进制个子网。将111111转换为十进制是64，所以就表示将C类大网划分为64个子网，每个子网的IP地址数目是256/64=4，去除子网中的第一个表示子网号的IP地址和最后一个表示广播地址的IP地址，子网中的可分配的IP地址数目就是子网中的总的IP地址数目再减去2，也就是4-2=2个。 8、综合实例： 已知172.31.128.255/18，试计算： 1)子网数目, 2)网络号， 3)主机号， 4)广播地址， 5)可分配IP的起止范围 解： 1)算子网数目 首先将/18换成为我们习惯的表示法: 11111111.11111111.11000000.000000转为十进制就是255.255.192.0，可以看到这个掩码的左边两节和B类默认掩码是一致的，所以这个掩码是在B类默认掩码的范围内，意味着我们将对B类大网进行子网划分。B类掩码默类是用16位(16个0)来表示可分配的IP地址，本题中的掩码在B类默认掩码的基础上多出了两个表示网络号的1，这就是说是将B类大网划分为(11)2进制个子网，将(11)2进制转换为十进制就是4，所以本题中是将B类大网划分为4个子网。 2)算网络号 用公式：将IP地址的二进制和子网掩码的二进制进行“与”（and）运算，得到的结果就是网络号。“与运算”的规则是1和1得1，0和1得0，1和0得0。 172.31.128.255转为二进制是10101100.00011111.10000000.11111111，掩码是：11111111.11111111.11000000.00000000 所以： 10101100.00011111.10000000.11111111 “与”11111111.11111111.11000000.00000000 得：10101100.00011111.10000000.00000000 ；将10101100.00011111.10000000.00000000 转换为十进制就是172.31.128.0，所以网络号是172.31.128.0 3)算主机号 也用公式：用IP地址的二进制和（子网掩码的二进制的反码）进行“与”运算，得到的结果就是主机号。反码就是将原本是0的变为1，原本是1的变为0。由于掩码是11111111.11111111.11000000.00000000 ，所以其反码表示为00000000.00000000.00111111.11111111，再将IP地址的二进制和掩码的反码表示法进行“与”运算： 10101100.00011111.10000000.11111111 “与”00000000.00000000.00111111.11111111 得：00000000.00000000.00000000.11111111 ；将00000000.00000000.00000000.11111111 转换为十进制是0.0.0.255，我们将左