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子网掩码和IP地址关系的真正理解

1.IP地址分类

注:主机号减2个,是因0作为网络号,255作为广播地址;A类的网络号减2个,是因0和127作特殊地址。

类型      第一字节                                第二字节                第三字节               第四字节

A类       第一字节为网络号.               第二到第四字节为主机号

              0.---127                                  0. 0. 0----255.255.255

             即2的8次方-2个(=126个)    即2的24次方-2个(=1677214个)                                     二进

制值: 从0到01111111                     从0到11111111      从0到11111111      从0到11111111

B类     第一到第二字节为网络号                                      第三到第四字节为主机号

            128. 0.----191.255.                                                  0. 0----255.255

            即2的14次方个(=16384)                                       即2的16次方-2个(65534个)

          【 也可以这样算:(191-127)x256=16384】

二进

制值:从10000000到10111111     从0到11111111      从0到11111111     从0到11111111

C类     第一到第三字节为网络号                                                                   第四字节主机号

            192. 0. 0.----192.255.255.                                                                   0---255

            即2的21次方个  ( =2097152)                                                            即256-2个

          【 也可以这样算:(223-191) x256x256=2097152】

二进

制值:从11000000到11011111      从0到11111111      从0到11111111     从0到11111111

D类      224.0.0.0----239.255.255.255

              全部为组播地址

二进

制值:从1110000到11101111         从0到11111111      从0到11111111     从0到11111111

E类       240.0.0.0----255.255.255.255

二进

制值:  从11110000到11111111     从0到11111111      从0到11111111     从0到11111111

2.特殊IP地址

1)直接广播地址:主机号的各位全为“1”。用于将一个分组发送给特定网络上的所有主机,即对全网广播。利如:一个C类网络地址202.192.101.0,则该子网的直接广播地址是202.192.101.255。

2)有限广播地址:主机号和网络号的各位都全为“1”,即255.255.255.255。也是对当前网络进行广播,例如某主机启动运行引导程序,当不知道其IP地址时向服务器获取IP,这时用该地址作为目的地址发送分组(由于不知道它自己的IP地址,故此时亦以 “0.0.0.0”作为源地址,这就是上面1.注中提到的特殊地址)。

3)回送地址:A类网络地址127.0.0.0是一个保留地址,用于网络软件测试以及本地机进程间通讯。任何一个IP数据报,若它的目的地址是回送地址,TCP/IP协议软件将不会将数据报在网络传播,而直接返回本机。 

3.私有IP地址

类型       网络号                                                    网络数

A类        10.0.0.0                                                  1

B类        172.16. 0.0 ----   172.32.0.0                 16

C类        192.168.0.0 ----   192.168.255.0         256

4.掩码

A类地址默认的掩码为255.0.0.0,B类地址默认的掩码为255.255.0.0,C类地址默认的掩码为255.255.255.0。

如果又划分了子网,就称为子网掩码。

划分了子网的路由,必须知道数据报中目的IP地址的网络号net_id、子网号subnet_id和主机号host_id各是多少位,这可以通过子网掩码来实现。

例:210.198.23.69/28,就表示IP地址的网络号net_id和子网号subnet_id共占用28位,主机号host_id占用32-28=4位,也就是子网掩码为255.255.255.240。

5.使用固定长度的子网

例:B类地址的子网划分

(根据RFC950规定,subnet_id的各位全为0和全为1的子网不允许使用,也就是说如果按RFC950规定,下表中实际最少只能用掩码“255.255.192.0”划分4-2个子网、最多只能用掩码“255.255.255.252”划分16384-2个子网。

然而随着无分类域间路由选择CIDR的广泛应用,已经可以使用全为0和全为1的子网,但一定要注意所选择的路由器设备是否支持)

(下表所示的子网划分中,每个子网的第一个地址用来定义子网----子网地址,最后一个地址用于子网内广播----广播地址,故每种子网划分的主机数要减2,所以下表中最后一个划分32768个子网实际是不成立的)

net_id部分的掩码    subnet_id + host_id 部分的掩码       子网数                       主机数

255.255.                   0.0      ----00000000.00000000         未划分子网               65536-2

255.255.                  128.0   ----10000000.00000000         划分2个子网            32768-2

255.255.                  192.0   ----11000000.00000000         划分4个子网            16384-2

255.255.                   224.0  ----11100000.00000000         划分8个子网             8192-2

……                                                                                            ……

……                                                                                            ……

255.255.                   255.252----11111111.11111100         划分16384个子网     4-2

255.255.                   255.254----11111111.11111110         划分32768个子网     2-2

(

10000000--128        11000000--192           11100000--224           11110000--240

11111000 --248        11111100--  252           11111110--254           11111111-- 255

)

6.变长子网掩码VLSM

例:某个C类地址,需要划分为5个子网,主机数分别为60、60、60、30、30。

分析:如果划分4个子网,即用子网掩码255.255.255.192,每个子网主机数为64-2=62,这时子网数量不能达到5个;如果划分8个子网,即用子网掩码255.255.255.224,每个子网主机数为32-2=30。这时子网的主机数又小于60,所以用VLSM方法:

先划分4个子网,即用子网掩码255.255.255.192,每个子网主机数为64-2=62,然后将4个子网的某一个再用子网掩码255.255.255.224划分为更小的主机数为32-2=30的子网。

6.超网 Supernet

例:将一些C类地址,合并为一个Supernet。

必须满足的条件:

1)这些地址应当是连续的地址、且地址的总数等于2n (n为整数);

2)这些地址的最低地址值也应等于2n (n为整数)。

比如4个C类地址X.Y.192.0,X.Y.193.0,X.Y.194.0,X.Y.195.0,也就是:

X.Y.(11000000).0,X.Y.(11000001).0,X.Y.(11000010).0,X.Y.(11000011).0。

将最低地址X.Y.(11000000).0和掩码255.255.252.0即255.255.(11111100).0组合起来就能唯一地定义属于一个超网的地址范围(将这4个地址合并为一个Supernet)。

例如一个分组到达目的地址X.Y.194.158,即X.Y.(11000010).158,和掩码255.255.(11111100).0相与,得X.Y.(11000000).0,即X.Y.192.0,它与最低地址一致,故该分组属于这个超网。

又例如一个分组到达目的地址X.Y.197.158,即X.Y.(11000101).158,和掩码255.255.(11111100).0相与,得X.Y.(11000100).0,即X.Y.196.0,它与最低地址不一致,故该分组不属于这个超网。

7.无分类编址CIDR

在VLSM的基础上又发展出了CIDR,又称无分类域间路由选择(Classless Inter-Domain Routing)。

CIDR的主要特点:

1)CIDR使用各种长度的“网络前缀”(network-prefix)来代替前面1.中所述的分类地址的网络号、子网号(不像分类地址中只使用1字节、2字节、3字节的固定长度网络号)。

而且,CIDR不再使用“子网”概念而使用网络前缀,使IP地址从三级编址(用子网掩码)又回到二级编址,但这是一个无分类的二级编址。它使用“斜线记法”,在IP地址后加一斜线“/”,斜线后记录网络前缀所占的位数(等于在三级编址的子网掩码中“1”的个数)。比如X.Y.Z.K/N,表示前N位为网络前缀,后32-N位为主机号。

2)CIDR将网络前缀都相同的、连续的IP地址组成“CIDR地址块”。

一个“CIDR地址块”由地址块起始地址(地址值最小者)和地址块里的地址总数来定义。“CIDR地址块”也可以用“斜线记法”表示。

例如,135.15.32.0/20表示的地址块共有212个地址,块的起始地址是

135.15.32.0。