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IP协议模型之一IP地址及子网
一、IP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。
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。
3、IP地址类型:
现在的IP网络使用32位地址,以点分十进制表示,如172.16.0.0。地址格式为:IP地址=网络地址+主机地址或 IP地址=主机地址+子网地址+主机地址。
IP地址类型 :最初设计互联网络时,为了便于寻址以及层次化构造网络,每个IP地址包括两个标识码(ID),即网络ID和主机ID。同一个物理网络上的所有主机都使用同一个网络ID,网络上的一个主机(包括网络上工作站,服务器和路由器等)有一个主机ID与其对应。IP地址根据网络ID的不同分为5种类型,A类地址、B类地址、C类地址、D类地址和E类地址。
1. A类IP地址: 一个A类IP地址由1字节的网络地址和3字节主机地址组成,网络地址的最高位必须是“0”,地址范围从1.0.0.0 到126.0.0.0。可用的A类网络有126个,每个网络能容纳1亿多个主机。 注意,数字0和 127不作为A类地址,数字127保留给内部回送函数,而数字0则表示该地址是本地宿主机,不能传送。
2. B类IP地址 :一个B类IP地址由2个字节的网络地址和2个字节的主机地址组成,网络地址的最高位必须是“10”,地址范围从128.0.0.0到191.255.255.255。可用的B类网络有16382个,每个网络能容纳6万多个主机。
3. C类IP地址 :一个C类IP地址由3字节的网络地址和1字节的主机地址组成,网络地址的最高位必须是“110”。范围从192.0.0.0到223.255.255.255。C类网络可达209万余个,每个网络能容纳254个主机。
4. D类地址用于多点广播(Multicast)。 D类IP地址第一个字节以“lll0”开始,它是一个专门保留的地址。它并不指向特定的网络,目前这一类地址被用在多点广播(Multicast)中。多点广播地址用来一次寻址一组计算机,它标识共享同一协议的一组计算机。
5. E类IP地址 :以“llll0”开始,为将来使用保留。 全零(“0.0.0.0”)地址对应于当前主机。全“1”的IP地址(“255.255.255.255”)是当前子网的广播地址。
二、子网寻址与子网掩码
(一) 子网寻址
现在所有的主机都要求支持子网编址(RFC 950 [Mogul and Postel 1985])。不是把I P地址看成由单纯的一个网络号和一个主机号组成,而是把主机号再分成一个子网号和一个主机号。 这样做的原因是因为A类和B类地址为主机号分配了太多的空间,可分别容纳的主机数为 224-2和216-2。事实上,在一个网络中人们并不安排这么多的主机。例如,这里有一个 B类网络地址(1 4 0 . 2 5 2),在剩下的16 bit中,8 bit用于子网号,8 bit用于主机号,格式如图所示。这样就允许有2 5 4个子网,每个子网可以有2 5 4台主机。
许多管理员采用自然的划分方法,即把 B类地址中留给主机的16bit中的前8 bit作为子网 地址,后8 b i t作为主机号。这样用点分十进制方法表示的 I P地址就可以比较容易确定子网号。但是,并不要求A类或B类地址的子网划分都要以字节为划分界限。大多数的子网例子都是B类地址。其实,子网还可用于 C类地址,只是它可用的比特数较少而已。很少出现A类地址的子网例子是因为 A类地址本身就很少(但是,大多数 A类地址都是进行子网划分的)。 子网对外部路由器来说隐藏了内部网络组织(一个校园或公司内部)的细节。
(二)子网掩码
1.子网掩码的概念 :子网掩码是一个32位地址,用于屏蔽IP地址的一部分以区别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。
2.确定子网掩码数
用于子网掩码的位数决定于可能的子网数目和每个子网的主机数目。在定义子网掩码前,必须弄清楚本来使用的子网数和主机数目。
定义子网掩码的步骤为:
A、确定哪些组地址归我们使用。比如我们申请到的网络号为 “210.73.a.b”,该网络地址为c类IP地址,网络标识为“210.73”,主机标识为“a.b”。
B、根据我们现在所需的子网数以及将来可能扩充到的子网数,用宿主机的一些位来定义子网掩码。比如我们现在需要12个子网,将来可能需要16个(24)。用第三个字节的前四位确定子网掩码。前四位都置为“1”,即第三个字节为“11110000”,这个数我们暂且称作新的二进制子网掩码。
C、把对应初始网络的各个位都置为“1”,即前两个字节都置为“1”,第四个字节都置为“0”,则子网掩码的间断二进制形式为:“11111111.11111111.11110000.00000000”
D、把这个数转化为间断十进制形式为:“255.255.240.0”
这个数为该网络的子网掩码。
默认分配的子网掩码每段只有255或0
A类的默认子网掩码 255.0.0.0 一个子网最多可以容纳1677万多台电脑
B类的默认子网掩码 255.255.0.0 一个子网最多可以容纳6万台电脑
C类的默认子网掩码 255.255.255.0 一个子网最多可以容纳254台电脑
要想在同一网段,只要网络标识相同就可以了,那要怎么看网络标识呢?首先要做的是把每段的IP转换为二进制。(有人说,我不会转换耶,没关系,我们用Windows自带计算器就行。打开计算器,点查看>科学型,输入十进制的数字,再点一下“二进制”这个单选点,就可以切换至二进制了。)
把子网掩码切换至二进制,我们会发现,所有的子网掩码是由一串连续的1和一串连续的0组成的(一共4段,每段8位,一共32位数)。
255.0.0.0 11111111.00000000.00000000.00000000
255.255.0.0 11111111.11111111.00000000.00000000
255.255.255.0 11111111.11111111.11111111.00000000
这是A/B/C三类默认子网掩码的二进制形式,其实,还有好多种子网掩码,只要是一串连续的1和一串连续的0就可以了(每段都是8位)。如 11111111.11111111.11111000.00000000,这也是一段合法的子网掩码。子网掩码决定的是一个子网的计算机数目,计算机公式是2的m次方,其中,我们可以把m看到是后面的多少颗0。如255.255.255.0转换成二进制,那就是 11111111.11111111.11111111.00000000,后面有8颗0,那m就是8,255.255.255.0这个子网掩码可以容纳 2的8次方(台)电脑,也就是256台,但是有两个IP是不能用的,那就是最后一段不能为0和255,减去这两台,就是254台。我们再来做一个。
255.255.248.0这个子网掩码可以最多容纳多少台电脑?
计算方法: 把将其转换为二进制的四段数字(每段要是8位,如果是0,可以写成8个0,也就是00000000) 11111111.1111111.11111000.00000000 ,然后,数数后面有几颗0,一共是有11颗,那就是2的11次方,等于2048,这个子网掩码最多可以容纳2048台电脑。 一个子网最多可以容纳多少台电脑你会算了吧,下面我们来个逆向算法的题。
分配和计算子网掩码你会了吧,下面,我们来看看IP地址的网段。
相信好多人都和偶一样,认为IP只要前三段相同,就是在同一网段了,其实,不是这样的,同样,我样把IP的每一段转换为一个二进制数,这里就拿IP:192.168.0.1,子网掩码:255.255.255.0做实验吧。 192.168.0.1 ,11000000.10101000.00000000.00000001 (这里说明一下,和子网掩码一样,每段8位,不足8位的,前面加0补齐。) IP 11000000.10101000.00000000.00000001 ,子网掩码 11111111.11111111.11111111.00000000 在这里,向大家说一下到底怎么样才算同一网段。要想在同一网段,必需做到网络标识相同,那网络标识怎么算呢?各类IP的网络标识算法都是不一样的。A类的,只算第一段。B类,只算第一、二段。C类,算第一、二、三段。 算法只要把IP和子网掩码的每位数AND就可以了。 AND方法:0和1=0 0和0=0 1和1=1 如:And 192.168.0.1,255.255.255.0,先转换为二进制,然后AND每一位
IP 11000000.10101000.00000000.00000001
子网掩码 11111111.11111111.11111111.00000000
得出AND结果 11000000.10101000.00000000.00000000
转换为十进制192.168.0.0,这就是网络标识,
再将子网掩码反取,也就是00000000.00000000.00000000.11111111,与IP AND
得出结果00000000.00000000.00000000.00000001,转换为10进制,即0.0.0.1,
这0.0.0.1就是主机标识。要想在同一网段,必需做到网络标识一样。
IP协议模型之一IP地址及子网