IP地址及子网掩码计算

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1、深蓝教学部 yuntaoliu 收集整理 IP 地址的编址方法 1 IP 网络号的指派范围 5 IP 地址分类 6 IP 地址及子网掩码计算 9 IP 地址计算规则 13 如何计算 IP 地址及 CIDR 16 IP 地址的编址方法地址的编址方法 IP 地址的编址方法共经过了三个历史阶段 这三个阶段是 1 分类的 IP 的地址 2 子网 的划分 3 构成超网 分类的分类的 IP 地址地址 所谓的 分类的 IP 地址 就是将 IP 地址划分为若干个固定类 每一类地址都由两个甫定长 度的字段组成 其中第一个字段是网络好 它标志主机 或路由器 所连接到的网络 一个 网络号在整个因特网范围内必须是唯一

2、的 第二个字段是主机号 它标志该主机 或路由器 一个主机号在它前面的网络号所指明的网络范围内必须是唯一的 由此可见 一个 IP 地址 在整个因特网范围内是唯一的 分为 A 类 B 类 C 类 D 类 E 类 A 类 B 类 C 类地址都是单传播地址 它们的网络号字段分别是 1 2 和 3 字节长 而 在网络号字段的最前面有 1 3 位的类别位 其数值分为规定为 0 10 110 它们的地址的 主机号分为 3 个 2 个和 1 个字节长 D 类地址 前 4 位是 1110 用于多播 而 E 类地址 前 4 位为 1111 保留为以后用 常用的三类类别的 IP 地址 A 类地址的网络号字段占一个字

3、节 只有 7 位可供使用 但可指派的网络号是 126 个 即 2 的 7 次方 2 减 2 的原因是 第一 IP 地址中的全 0 是个保留地址 意思是 本网络 第二 网络号为 127 即 01111111 保留作为本地软件环回测试本主机的进程之间的通信之 用 A 类地址的主机号占 3 个字节 因此每一个 A 类网络中的最大主机数是 2 的 24 次方 深蓝教学部 yuntaoliu 收集整理 2 减 2 的原因是 全 0 的主机号字段表示该 IP 地址是 本主机 所连接到的单个网络地址 而全 1 表示 所有的 因此全 1 的主机号字段表示该网络上的所有主机 主机号 全 0 代 表网络地址 全

4、1 代表广播地址 B 类地址的网络号字段有 2 个字节 当前面两位 10 已经固定了 只剩下 14 位可以进 行分配 因为网络号字段后卖弄的 14 位无论怎么取值也不可能出现使整个 2 字节的网络号 字段成为全 0 或全 1 因此这里不存在网络总数减 2的问题 但实际上B 类网络地址 128 0 0 0 是不指派的 而可以指派的 B 类最小网络地址是 128 1 0 0 因此 B 类地址可指派的网络数 为 2 的 14 次方 1 B 类地址的每一个网络上的最大主机数是 2 的 16 次方 2 减去全 0 和 全 1 的主机号 C 类地址有 3 个字节的网络号字段 最全前面的 3 位是 110

5、还有 21 为可以进行分配 C 类网络地址的 192 0 0 0 也是不指派的 可以指派的 C 类最小网络地址是 192 0 1 0 因此 C 类地址可指派的网络总数是 2 的 21 次方 1 每一个 C 类地址的最大主机数是 2 的 8 次 方 2 总结 所有类型的主机号都是 2 网络号 只有 A 类是 2 其余的都是 1 子网的划分 子网的划分 分类 IP 地址是两级 IP 地址 而子网的划分则构成了三级 IP 地址 从两级 IP 地址到三级的 IP 地址的理由有 第一个 IP 地址空间的利用率有时很低 第二 给每一个物理网络分配一个网络号会使路由表变得太大以因而使网络性能变坏 第三 两级

6、 IP 地址不够灵活 划分子网的基本思想 1 一个拥有许多物理网络的单位 可将所属的物理网络划分为若干个子网 划分子网纯 属于一个单位内部的事情 本单位以外的网络看不见这个网络是由多少个子网组成 因为这 个单位对外仍然表现为一个网络 2 划分子网的方法是从网络的主机号借用若干个作为子网号 当然主机号也就相应减少 了同样的位数 于是两级 IP 地址在本单位内部就变成了三级 IP 地址 网络号 子网号和主 机号 3 凡是从其他网络发送给本单位某个主机的 IP 数据报 仍然是根据 IP 数据报的目的网 络号找到连接在本单位网络上的路由器 但此路由器在收到 IP 数据报后 再按母的网络号 深蓝教学部

7、yuntaoliu 收集整理 和子网号找到目的子网 把 IP 数据报交付给目的主机 划分子网只是把 IP 地址的主机号 host id 这部分进行再划分 而不改变 IP 地址原来的网络 号 net id 子网掩码出现的原因 子网掩码出现的原因 现在剩下的问题就是 假定有一个数据报 其目的地址是 145 13 3 10 已经到达了路由器 R1 那么这个路由器如何把它转发到子网 145 13 3 0 呢 我们知道 从 IP 数据报的首部并不知道源主机或母的主机所连接的网络是否进行了子网 的划分 这是应为 32 位的 IP 地址本身以及数据报的首部都没有包含任何有关子网划分的信 息 因此必须另外想办

8、法 这就是使用子网掩码 用一主机的三级 IP 地址的结构 也就是说 现在从原来 16 位的主机号中拿出 8 位作为子 网络号 subnet id 而主机号减少到 8 位 请注意 现在子网号为 3 的网络的网络地址是 145 13 3 0 为了使路由器 R1 能够很方便地从数据报中的目的 IP 地址中提取出所要找的子 网的网络地址 路由器 R1 就要使用子网掩码 子网掩码中的 1 对应于 IP 地址中原来的 net id 加上 subnet id 而子网掩码中的 0 对应于现在的 host id R1 把子网掩码和收到的数据报的目的 IP 地址 145 13 3 10 逐位相 与 得出了所要找的

9、子 网的网络地址 145 13 3 0 使用子网掩码的好处就是 不管网络有没有划分子网 只要把子网掩码和 IP 地址进行逐 位的 与 运算 就立即得出网络地址来 这样在路由器处理到来的分组时就可采用同样的算 法 有人或许会问 在不划分子网时 既然没有子网 为什么还要使用子网掩码呢 其实 这 就是为了更便于查找路由表 现在因特网的标准规定 所有的网络都必须使用子网掩码 同 时在路由器的路由表中也必须有子网掩码这一栏 如果一个网络不划分子网 那么该网络的 子网掩码就使用默认子网掩码 默认子网掩码中 1 的位置和 IP 地址中网络字段 net id 正好 相对应 A 类地址的默认子网掩码是 255

10、0 0 0 B 类地址的默认子网掩码是 255 255 0 0 C 类地址的默认子网掩码是 255 255 255 0 请读者注意 虽然根据已成为因特网标准协议的 RFC950 文档 子网号不能为全 1 或全 0 但随着无分类域间路由选择 CIDR 的广泛使用 现在全 1 和全 0 大的子网号也可以使用了 但一定要谨慎使用 要弄清你的路由器所用的路由选择软件是否支持全 0 和全 1 的子网号这 深蓝教学部 yuntaoliu 收集整理 种较新的用法 讨论完了子网掩码 现在来讨论讨论使用了子网掩码后应怎样查找路由表 使用了子网划分后 路由表必须包含一下三项内容 母的网络地址 子网掩码和下一跳地

11、址 无分类编址无分类编址 CIDR 构造超网 构造超网 划分子网虽然在一定程度上减缓了因特网在发展中遇到的问题 但是仍然存在问题 1 B 类地址在 1992 年已分配了近一半 眼看很快就将全部分配完毕 2 因特网主干网上的路由表中项目数急剧增长 3 整个 IPv4 的地址空间最终将全部耗尽 CIDR 最主要的特点有两个 1 CIDR 消除了传统的 A 类 B 类和 C 类地址以及划分子网的概念 因而可以更加有 效地分配 IPv4 的地址空间 并且可以在新的 IPv6 使用之前容许因特网的规模继续增长 CIDR 把 32 位的 IP 地址划分为两个部分 前面的部分是 网络前缀 用来指明网络 后面

12、 的部分则用来指明主机 因此 CIDR 使 IP 地址从三级编址又回到了两级编址 但这已是无 分类的两级编址 CIRDR 还使用 斜线记法 或称为 CIDR 记法 即在 IP 地址后面加上斜线 然后协商网 络前缀所占的位数 2 CIDR 把网络前缀都相同的连续的 IP 地址组成一个 CIDR 地址块 我们只要知道 CIDR 地址块中任何一个地址 就可以知道这个地址块的起始地址 最小地址 和最大地址 以及地址块中的地址数 例如 IP 地址 128 14 35 7 20 代表其中的前 20 位是网络前缀 而 前缀后面的 12 位是主机号 为了更方便地进行路由选择 CIDR 使用 32 位的地址掩码

13、 地址掩码是一串 1 和一串 0 组成 而 1 的个数就是网络前缀的长度 虽然 CIDR 不使用子网了 但由于目前仍有一些网 络还使用子网划分和子网掩码 因此 CIDR 使用的地址掩码也可以继续称为子网掩码 斜线 记法中 斜线后面的数字就是地址掩码中 1 的个数 由于一个 CIDR 地址块中有很多地址 所以在路由表中就利用 CIDR 地址块来查找目的网 络 这种地址的聚合常称为路由聚合 它是的路由表中的一个项目可以表示原来传统分类地 址的很多个理由 路由聚合也称为构成超网 路由聚合有利于减少路由器之间的路由选择信 息的交换 从而提高了整个因特网的性能 深蓝教学部 yuntaoliu 收集整理

14、使用 CIDR 的一个好处就是可以更加有效地分配 IPv4 的地址空间 可根据客户的需要分配 是的那个大小额 CIDR 地址块 在使用使 由于采用了网络前缀这种记法 IP 地址由网络前缀和主机号这两个部分组成 因此在路由表中的项目也要有相应的改变 这时 没个项目由 网络前缀 和 下一跳地址 组成 但是在查找路由表时可能会得到不止一个匹配结果 这样就带来一个问题 我们应当 从这些匹配结果中选择哪一条路由呢 正确答案是 应当从匹配结果中选择具有最长网络前缀的路由 这叫作最长前缀匹配 这 是因为网络前缀越长 其地址块就越小 因而路由就越具体 IP 网络号的指派范围网络号的指派范围 网 络 类 别 最

15、大可指派的网络 数 第一个可指派的网络 号 最后一个可指派的网络 号 每个网络中的最大主机 数 A 类 126 1 126 16777214 B 类 16383 128 1 191 255 65534 C 类 2097151 192 0 1 223 255 255 254 截图如下 深蓝教学部 yuntaoliu 收集整理 注 网络号全 0 的 IP 地址是个保留地址 意思是本网络 网络号为 127 A 类网络 保留作为本地软件环回测试环回测试本主机进程之间的通信 网络号为 127 的 IP 地址根本不是一个网络地址 当 IP 地址中的主机号为全 0 或全 1 时 该 IP 地址也保留作为内部

16、网络之用 其不是一个有 效的网络地址 全 0 的主机号字段表示该 IP 地址是本主机所连接到的单个网络地址 如一主机的 IP 为 4 2 1 7 则该主机所 在的网络地址就是 4 0 0 0 全 1 的主机号字段表示该网络上的所有主机 IP 地址分类地址分类 1 IP 地址的组成地址的组成 深蓝教学部 yuntaoliu 收集整理 一个一个 IP 地址由地址由 32 位二进制数组成位二进制数组成 如 10000000 00001011 000 00011 00011111 为了方便记忆 我们将一个 IP 地址分为四组 每组 8 位 然后分别将 每组二进制数字转换成十进制数字 每组之间用点号来分隔 这就是所谓的点分十进制了 如上面的二进制 IP 地址 装换为十进制后 表示为 128 11 3 31 一个 IP 地址由两部分组成 第一部分为网络号 第二部分为主机号 2 IP地址的分类地址的分类 ip 地址分为 5 类 分别为 A 类 B 类 C 类 D 类 E 类 详情如下 A 类 IP 地址 0 网络号 主机号 注 A 类 IP 地址 第一位固定为 0 网络号占 8 位 主机号占 24