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IP位址是一個32位的二進位數,通常被分割為4個「8位二進位數」(也就是4個位元組)。IP位址通常用「點分十進位」表示成(a.b.c.d)的形式,其中,a,b,c,d都是0~255之間的十進位整數。
例:點分十進IP位址(100.4.5.6),實際上是32位二進位數(01100100.00000100.00000101.00000110)。
我們用的最多而且最熟悉的記數系統就是十進位計數系統了。
二進位中用0和1表示。有8位二進位,從左到右每個1表示的數字為
然後每位相加就得到了255。
如果二進位的某位為0,則此位對應的十進位為0。
案例:192.168.1.11對應的二進位和十進位。
IP位址的網絡部分稱為網絡地址,網絡地址用於唯一地標識一個網段,或者若干網段的聚合,同一網段中的網絡設備有同樣的網絡地址。IP位址的主機部分稱為主機地址,主機地址用於唯一的標識同一網段內的網絡設備(如電腦,筆記本,手機等網絡電子設備)。
例如,A類IP位址:10.110.192.111,網絡部分地址為10,主機部分地址為110.192.111。
那麼如何區分IP位址的網絡地址和主機地址呢?最初網際網路設計者根據網絡規模大小規定了地址類,把IP位址分為A、B、C、D、E五類。
我們經常用到的是A、B、C三類地址。IP位址由國際網絡信息中心組織(International Network Information Center,InterNIC)根據公司大小進行分配。過去通常把A類地址保留給政府機構,B類地址分配給中等規模的公司,C類地址分配給小單位。
A類IP位址的網絡地址為第一個八位數組,第一個位元組以「0」開始。因此,A類網絡地址的有效位數為8-1=7位,A類地址的第一個位元組為1~126之間(127留作它用)。例如10.1.1.1、126.2.4.78等為A類地址。A類地址的主機地址位數為後面的三個位元組24位。A類地址的範圍為1.0.0.0~126.255.255.255,每一個A類網絡共有224個A類IP位址。
B類IP位址的網絡地址為前兩個八位數組,第一個位元組以「10」開始。因此,B類網絡地址的有效位數為16-2=14位,B類地址的第一個位元組為128~191之間。例如128.1.1.1、168.2.4.78等為B類地址。B類地址的主機地址位數為後面的二個位元組16位。B類地址的範圍為128.0.0.0~ 191.255.255.255,每一個B類網絡共有216個B類IP位址。
C類IP位址的網絡地址為前三個八位數組,第一個位元組以「110」開始。因此,C類網絡地址的有效位數為24-3=21位,C類地址的第一個位元組為192~223之間。
例如192.1.1.1、220.2.4.78等為C類地址。C類地址的主機地址部分為後面的一個位元組8位。C類地址的範圍為192.0.0.0~ 223.255.255.255,每一個C類網絡共有2的8次方=256個C類IP位址。
D類IP位址第一個8位數組以「1110」開頭,因此,D類地址的第一個位元組為224~239。D類地址通常作為組播地址。關於組播地址。
E類IP位址 第一個位元組為240~255之間,保留用於科學研究。
在A、B、C類地址中,又劃分了一部分為私有IP位址,另一部分為公有IP位址。由於公有IP位址都是運營商在操作,我們主要用到的是私有IP位址。
什麼是私有IP位址?
答案:通常在公司內部網絡使用私有IP位址。私有IP位址是由InterNIC預留的由各個企業內部網自由支配的IP位址。
InterNIC預留了以下網段作為私有IP位址:
A類地址10.0.0.0~10.255.255.255;
B類地址172.16.0.0~ 172.31.255.255;
C類地址192.168.0.0~192.168.255.255。
使用私有IP位址不能直接訪問Internet。原因很簡單,私有IP位址不能在公網上使用,公網上沒有針對私有地址的路由,會產生地址衝突問題。當訪問Internet時,需要利用網絡地址轉換(NAT,Network Address Translation)技術,把私有IP位址轉換為Internet可識別的公有IP位址。
使用私有IP位址,不僅減少了企業用於購買公有IP位址的投資,而且節省了IP位址資源。但是這並不能完全解決IP位址短缺問題,目前已經正式提出了IPv6協議。IPv6地址有128個二進位位,共約2128個IP位址,完全可以解決IP位址緊張問題。
特殊IP位址
主機部分全為「0」的IP位址,稱為網絡地址,網絡地址用來標識一個網段。例如,A類地址1.0.0.0,私有地址10.0.0.0, 192.168.1.0。
主機部分全為「1」的IP位址,稱為網段廣播地址,廣播地址用於標識一個網絡的所有主機。例如,10.255.255.255 , 192.168.1.255等,路由器可以在10.0.0.0或者192.168.1.0等網段轉發廣播包。廣播地址用於向本網段的所有節點發送數據包。
對於網絡部分為127的IP位址,例如127.0.0.1往往用於環路測試目的。
全「0」的IP位址0.0.0.0代表所有的主機,路由器用0.0.0.0地址指定默認路由。
全「1」的IP位址255.255.255.255,也是廣播地址,但255.255.255.255代表所有主機,用於向網絡的所有節點發送數據包,這樣的廣播不能被路由器轉發。
注意:
每一個網段會有一些IP位址不能用作主機IP位址。
B類網段172.16.0.0, 有16個主機位,因此有2的16次方個IP位址,去掉一個網絡地址172.16.0.0,一個廣播地址172.16.255.255不能用作標識主機,那麼共有2的16次方-2個可用地址。
C類網段192.168.1.0,有8個主機位,共有2的8次方=256個IP位址,去掉一個網絡地址192.168.1.0,一個廣播地址192.168.1.255,共有254個可用主機地址。
每一個網段可用主機地址:假定這個網段的主機部分位數為n,那麼可用的主機地址個數為2的n次方-2個ip地址可以使用。
網絡設備使用子網掩碼(subnet masking)決定IP位址中哪部分為網絡部分,哪部分為主機部分。
子網掩碼使用與IP位址一樣的格式。子網掩碼的網絡部分和子網部分全都是1,主機部分全都是0。
預設狀態下,如果沒有進行子網劃分,A類網絡的子網掩碼為255.0.0.0,B類網絡的子網掩碼為255.255.0.0,C類網絡子網掩碼為255.255.255.0。利用子網,網絡地址的使用會更有效。
IP位址對應的默認的子網掩碼,然後它的網絡地址計算出此IP位址的網段。
例如:
192.168.1.100 默認子網掩碼:255.255.255.0 ,網段(網絡地址):192.168.1.0
子網掩碼另外一種表示方式
案例:
如果子網掩碼默認為255.255.255.240。可以通過換算得到網絡位是/28。
255.255.255.240= /28位。
即192.168.1.7 255.255.255.240 也可以表示為:192.168.1.7/28。
網絡地址(網段)的計算
計算出哪些IP位址,是屬於哪個網段。
把二進位IP位址的和二進位的子網掩碼作與運算,就可以得到此IP位址的網段(網絡地址)。
怎麼知道有多少個IP位址可以給電腦、手機等設備使用呢?
主機IP數量的計算。每個網段IP有多少個,就看主機位。
主機數計算舉例
可用於主機的IP位址個數是16-2=14個IP位址。也就是一個子網掩碼為28位的,每個子網的可用IP位址個數為14個IP位址,供電腦、手機等設備使用。
192.168.1.100/28
可用主機位IP位址:192.168.1.97~192.168.1.110,這個地址段的IP位址,都是和192.168.1.100在同一個網段。
子網數計算舉例:
無子網編址:
對於沒有子網的IP位址組織,外部將該組織看作單一網絡,不需要知道內部結構。例如,所有到地址172.16 .X.X的路由被認為同一方向,不考慮地址的第三和第四個8位分組,這種方案的好處是減少路由表的項目。
但這種方案沒法區分一個大的網絡內不同的子網網段,這使網絡內所有主機都能收到在該大的網絡內的廣播,會降低網絡的性能,另外也不利於管理。
比如,一個B類網可容納65000個主機在網絡內。但是沒有任何一個單位能夠同時管理這麼多主機。這就需要一種方法將這種網絡分為不同的網段。按照各個子網段進行管理。
帶子網編址:
從地址分配的角度來看,子網是網段地址的擴充。網絡管理員根據組織增長的需要決定子網的大小。
網絡設備使用子網掩碼(Subnet Masking)決定IP位址中哪部分為網絡部分,哪部分為主機部分。
子網掩碼使用與IP位址一樣的格式。子網掩碼的網絡部分和子網部分全都是1,主機部分全都是0。預設狀態下,如果沒有進行子網劃分,A類網絡的子網掩碼為255.0.0.0,B類網絡的子網掩碼為255.255.0.0,C類網絡子網掩碼為255.255.255.0。利用子網,網絡地址的使用會更有效。對外 仍為一個網絡,對內部而言,則分為不同的子網。
如圖:網絡172.16.0.0 分為兩個網段:172.16.4.0、172.16.8.0。
如果公司的財務部使用172.16.4.0 子網段;公司的工程部使用 172.16.8.0 子網段。這樣可使路由器根據目的子網地址進行路由,從而限制一個子網的廣播報文發送到其它網段,不對網絡的效率產生影響。
子網規劃舉例:
例子:某公司分配到C類地址201.222.5.0。假設需要20個子網,每個子網有5台主機,我們該如何劃分?
在這個例子中,網段地址是一個C類地址:201.222.5.0。假設需要20個子網,其中每個子網5個主機,就要把主機地址的最後一個八位組分成子網部分和主機部分。
子網部分的位數決定了子網的數目。在這個例子中,因為是C類地址,所以子網部分和主機部分總共是8位,因為24<20<25,所以子網部分占有5位,最大可提供30(25 -2)個子網。剩餘3位為主機部分。一共有8個(23)值。主機部分全是0的IP位址,是子網網絡地址;主機部分全是1的IP位址是本子網的廣播地址。這樣就剩餘6個主機地址。可以滿足需要。
每個網段分別為:
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