汶川地震十大感人故事:什么是ip地址和子掩网码

IP地址和子网掩码
IP地址和子网掩码
基于IP协议的因特网，目前已经发展成为当今世界上规模最大、拥有用户最多、资源最广泛的通信网络。IP协议也因此成为事实上的业界标准，以IP协议为基础的网络已经成为通信网络的主流。

本文将结合笔者的实践经验和思科网络技术学院CCNA课程的教学经验，就IP协议关于IP地址这部分内容，进行简要的阐述。
一、为什么要使用IP地址？
一个IP地址是用来标识网络中的一个通信实体，比如一台主机，或者是路由器的某一个端口。而在基于IP协议网络中传输的数据包，也都必须使用IP地址来进行标识，如同我们写一封信，要标明收信人的通信地址和发信人的地址，而邮政工作人员则通过该地址来决定邮件的去向。
同样的过程也发生在计算机网络里，每个被传输的数据包也要包括的一个源IP地址和一个目的IP地址，当该数据包在网络中进行传输时，这两个地址要保持不变，以确保网络设备总是能根据确定的IP地址，将数据包从源通信实体送往指定的目的通信实体。
目前，IP地址使用32位二进制地址格式，为方便记忆，通常使用以点号划分的十进制来表示，如：202.112.14.1。
一个IP地址主要由两部分组成：一部分是用于标识该地址所从属的网络号；另一部分用于指明该网络上某个特定主机的主机号。
为了给不同规模的网络提供必要的灵活性，IP地址的设计者将IP地址空间划分为五个不同的地址类别，如下表所示，其中A,B,C三类最为常用：

IP地址
类型 第一字节
十进制范围 二进制
固定最高位 二进制
网络位 二进制
主机位
A类 0－127 0 8位 24位
B类 128－191 10 16位 16位
C类 192－223 110 24位 8位
D类 224－239 1110 组播地址
E类 240－255 1111 保留试验使用
网络号由因特网权力机构分配，目的是为了保证网络地址的全球唯一性。主机地址由各个网络的管理员统一分配。因此，网络地址的唯一性与网络内主机地址的唯一性确保了IP地址的全球唯一性。
二、划分子网
为了提高IP地址的使用效率，可将一个网络划分为子网：采用借位的方式，从主机位最高位开始借位变为新的子网位，所剩余的部分则仍为主机位。这使得IP地址的结构分为三部分：网络位、子网位和主机位。

引入子网概念后，网络位加上子网位才能全局唯一地标识一个网络。把所有的网络位用1来标识，主机位用0来标识，就得到了子网掩码。如下图所示的子网掩码转换为十进制之后为：255.255.255.224

子网编址使得IP地址具有一定的内部层次结构，这种层次结构便于IP地址分配和管理。
它的使用关键在于选择合适的层次结构--如何既能适应各种现实的物理网络规模，又能充分地利用IP地址空间（即：从何处分隔子网号和主机号）。

小窍门--子网的计算
在思科网络技术学院CCNA教学和考试当中，不少同学在进行IP地址规划时总是很头疼子网和掩码的计算。现在给大家一个小窍门，可以顺利的解决这个问题。
首先，我们看一个CCNA考试中常见的题型：一个主机的IP地址是202.112.14.137，掩码是255.255.255.224，要求计算这个主机所在网络的网络地址和广播地址。
常规办法是把这个主机地址和子网掩码都换算成二进制数，两者进行逻辑与运算后即可得到网络地址。其实大家只要仔细想想，可以得到另一个方法：255.255.255.224的掩码所容纳的IP地址有256－224＝32个（包括网络地址和广播地址），那么具有这种掩码的网络地址一定是32的倍数。而网络地址是子网IP地址的开始，广播地址是结束，可使用的主机地址在这个范围内，因此略小于137而又是32的倍数的只有128，所以得出网络地址是202.112.14.128。而广播地址就是下一个网络的网络地址减1。而下一个32的倍数是160，因此可以得到广播地址为202.112.14.159。可参照下图来理解本例：

CCNA考试中，还有一种题型，要你根据每个网络的主机数量进行子网地址的规划和计算子网掩码。这也可按上述原则进行计算。比如一个子网有10台主机，那么对于这个子网就需要10＋1＋1＋1＝13个IP地址。（注意加的第一个1是指这个网络连接时所需的网关地址，接着的两个1分别是指网络地址和广播地址。）13小于16（16等于2的4次方），所以主机位为4位。而256－16＝240，所以该子网掩码为255.255.255.240。
如果一个子网有14台主机，不少同学常犯的错误是：依然分配具有16个地址空间的子网，而忘记了给网关分配地址。这样就错误了，因为14＋1＋1＋1＝17 ，大于16，所以我们只能分配具有32个地址（32等于2的5次方）空间的子网。这时子网掩码为：255.255.255.224。
三、 IP 地址的局限性
最初的因特网设计者没有预想到网络会有如此快速地发展，因此现在网络面临的问题都可以追溯到因特网发展的早期决策上，IP地址的分配更能体现这点。
目前使用的IPv4地址使用32位的地址，即在IPv4的地址空间中有232（4,294,967,296，约为43亿）个地址可用。这样的地址空间在因特网早期看来几乎是无限的，于是便将IP地址根据申请而按类别分配给某个组织或公司，而很少考虑是否真的需要这么多个地址空间，没有考虑到IPv4地址空间最终会被用尽。
因此，IPv4地址是按照网络的大小（所使用的IP地址数）来分类的，它的编址方案使用"类"的概念。A、B、C三类IP地址的定义很容易理解，也很容易划分，但是在实际网络规划中，它们并不利于有效地分配有限的地址空间。对于A、B类地址，很少有这么大规模的公司能够使用，而C类地址所容纳的主机数又相对太少。所以有类别的IP地址并不利于有效地分配有限的地址空间，不适用于网络规划。
在这种情况下，人们开始致力于下一代因特网协议--IPv6的研究。由于现在IPv6的协议并不完善和成熟，需要长期的试验验证，因此，IPv4到IPv6的完全过渡将是一个比较长的过程，在过渡期间我们仍然需要在IPv4上实现网络间的互连。而在90年代初期引入了变长子网掩码（VLSM）和无类域间路由（CIDR）等机制，作为目前过渡时期提高IPv4地址空间使用效率的短期解决方案起到了很大的作用。
参考资料：http://www.ldsf.com.cn/bbs/dispbbs.asp?boardid=50&id=2384

什么是IP地址
为了使连入Internet的众多电脑主机在通信时能够相互识别，Internet中的每一台主机都分配有一个唯一的32位地址，该地址称为IP地址，也称作网际地址。IP地址由4个数组成，每个数可取值0～255， 各数之间用一个点号“.”分开，例如： 202.103.8.46 实际上，每个IP地址是由网络号和主机号两部分组成的。网络号表明主机所联接的网络，主机号标识了该网络上特定的那台主机。如：上例中202.103是网络号，8.46是主机号。

子网掩码(Subnet Mask)

使用子网可以把单个大网分成多个物理网络,并用路由器把它们连接起来。子网掩码用于屏蔽IP地址的一部分,使得TCP/IP能够区别网络ID和宿主机ID。当TCP/IP宿主机要通信时,子网掩码用于判断一个宿主机是在本地网络还是在远程网络。

缺省的子网掩码用于不分成子网的TCP/IP网络,对应于网络ID的所有位都置为1,每个8位位组的十进制数是255,对应于宿主机ID的所有位都置为0。

用于子网掩码的位数决定可能的子网数目和每个子网的宿主机数目,子网掩码的位数越多,则子网越多,但是宿主机也较少。

例:假设A类地址子网数是14,则所需位数至少为4,用于子网的位为:
11111111, 11110000, 00000000, 00000000,
子网掩码为255.240.0.0,每个子网的宿主机数目为2^20-2=1,048, 574个。

什么是IP地址？
人们为了通信方便给每一台计算机都事先分配一个类似电话号码一样的标识地址，即IP地址。根据TCP/IP协议，IP地址由32位二进制数组成，而且在INTERNET范围内是唯一的。如：某IP地址为11000000 10101000 00001010 00000010为了方便记忆，人们把32位的IP地址分成四段，每段8位，中间用小数点“.”隔开，然后再将每8位二进制换成十进制，即192.168.10.2IP地址的分类就像电话号码一样分为区号和具体号码一样，我们把IP地址分为两个部分：网络标识和主机标识。网络标识同一物理网络上的所有主机都用同一个网络标识，网络上每一个主机都有一个主机标识与其对应。主机标识即为某个网络中特定的计算机号码。例：一个主机服务器的IP地址为192.168.10.2，其中网络标识为192.168.10.0主机标识为2IP地址共占4个字节32位，其一部分为网络标识，另一部分为主机标识。由于网络中所包含的计算机数量可能不一样多，人们按照网络规模的大小把IP地址按3种方法来划分，分别是：1，A类IP地址 在IP地址的4段号码中，第1段为网络标识，其余3段为主机标识。也就是说：A类IP地址由1字节的网络标识和3字节的主机标识组成。 网络地址的最高位必须是0，网络标识的长度为7位，主机标识的长度占24位。 A类IP网络地址数量较多，适用于大型网络，可用主机数达1600万多台。2，B类IP地址 在IP地址的4段号码中，前2段为网络标识，后2段为主机标识。也就是说：B类IP地址由2字节的网络标识和2字节的主机标识组成。 网络地址的最高位必须是10，网络标识的长度为14位，主机标识的长度为16位。 B类IP网络地址适用于中等规模网络，可用主机数达6万多台。3，C类IP地址 在IP地址的4段号码中，前3段为网络标识，最后1段为主机标识。也就是说：C类IP地址由3字节的网络标识和1字节的主机标识组成。 网络地址的最高位必须是110，网络标识的长度为21位，主机标识的长度为8位。 C类IP网络地址数量较少，适用于小型局域网络，可用主机数最多254台。另外，TCP/IP协议规定，凡IP地址中的第一个字节以11110开始的地址叫 多点广播地址 。因此，任何第一个字节大于223小于240的IP地址是多点广播地址；IP地址中凡是以11110的地址都将留着作为特殊用。IP地址的寻址规则1.网络寻址规则A、网络地址必须唯一。 B、网络标识不能以数字127开头。在A类地址中，数字127保留给内部回送函数（127.1.1.1用于回路测试）。 C、网络标识的第一个字节不能为255。数字255作为广播地址。 D、网络标识的第一个字节不能为“0”，“0”表示该地址是本地主机，不能传送。 2.主机寻址规则A、主机标识在同一网络内必须是唯一的。 B、主机标识的各个位不能都为“1”，如果所有位都为“1”，则该机地址是广播地址，而非主机的地址。C、主机标识的各个位不能都为“0”，如果各个位都为“0”，则表示“只有这个网络”，而这个网络上没有任何主机。

子网掩码简述
子网掩码也是一个32位地址，其作用是：用于屏蔽IP地址的一部分以区分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。只有同在一个子网中的主机才能互相通讯联系，否则就要通过特殊手段了。例1：设IP地址为192.168.10.2，子网掩码为255.255.255.240，那么子网掩码是怎样来区分网络标识和主机标识的呢。答：用“与”运算。将十进制转换成二进制进行与运算 IP地址：11000000 10101000 00001010 00000010子网掩码：11111111 11111111 11111111 11110000AND运算：－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－ 11000000 10101000 00001010 00000000则可得其网络标识为192.168.10.0，主机标识为2。例2：设设IP地址为192.168.10.5，子网掩码为255.255.255.240用“与”运算。将十进制转换成二进制进行与运算 IP地址：11000000 10101000 00001010 00000101子网掩码：11111111 11111111 11111111 11110000AND运算：－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－ 11000000 10101000 00001010 00000000则可得其网络标识为192.168.10.0，主机标识为5。从以上两个例子可以得出，只要有一个IP地址和以上的子网掩码运算后得到192.168.10.0，那么这些IP地址就在同一个子网中。如果比较熟悉二进制的朋友就会发现，由于掩码最后一段为11110000，所以，在前三段都一样的情况下，只要主机标识的前四位都为0，所得到的IP地址必在同一个子网中。而且也不难算出，在255.255.255.240这样一个子网掩码下，最多只有16台主机在同一子网中。由此可得出，经常在局域网中见到的子网掩码255.255.255.0，最多也只能有255台主机在同一子网中。VLSM(可变长掩码)3类IP地址默认的子网掩码分别为255.0.0.0、255.255.0.0和255.255.255.0。但这难免会浪费一些IP地址。就拿C类IP地址的默认掩码来说，可以有253台主机共在一个子网中（除去全为1和0的，见上IP地址的寻址规则）。假设申请了一个C类IP地址：192.168.10.*，那么IP地址从192.168.10.1到192.168.10.254都在一个子网，假设现在只有13台主机，那么就会浪费240台主机了。但如果有VLSM就不同了。上述例子中的255.255.255.240就是这一种，根据我们刚才的运算，它只会有14台可用主机（除去全为0和1的）。在使用该子网掩码255.255.255.240时：IP地址为192.168.10.1到192.168.10.15在同一子网中，其网络标识为192.168.10.0；而IP地址为192.168.10.16或1923168.10.18就不在上面的子网中，其网络标识为192.168.10.16。