IP地址分类以及子网组建

1，IP简介

IP地址被用来给Internet上的电脑一个编号。大家日常见到的情况是每台联网的PC上都需要有IP地址，才能正常通信。我们可以把“个人电脑”比作“一台电话”，那么“IP地址”就相当于“电话号码”，而Internet中的路由器，就相当于电信局的“程控式交换机”。 
IP地址是一个32位的二进制数，通常被分割为4个“8位二进制数”（也就是4个字节）。IP地址通常用“点分十进制”表示成【a.b.c.d】的形式，其中，a,b,c,d都是0~255之间的十进制整数。例：点分十进IP地址【100.4.5.6】，实际上是32位二进制数【01100100.00000100.00000101.00000110】

2，IP地址分类

IP地址分为A,B,C,D,E五类，每个ip由两部分组成（网络号和主机号），其中A类分配给政府机关使用，B类地址给大中型企业使用，C类地址给个人使用。这三种是主要的，D类用于组播，E类用于实验，各类可容纳的地址数目不同。

其中A类、B类、和C类这三类地址用于TCP/IP节点，其它两类D类和E类被用于特殊用途。
A、B、C三类IP地址的特征：当将IP地址写成二进制形式时，A类地址的第一位总是0，B类地址的前两位总是10，C类地址的前三位总是110。如下图所示。

保留地址：

私有地址（内部局域网可以使用的）

A级：10.0.0.0 - 10.255.255.255

B级：172.16.0.0 - 172.31.255.255

C级：192.168.0.0 - 192.168.255.255

保留地址（特殊用途的）

A类：127.X.X.X

B类：169.254.X.X

3，子网掩码

子网掩码(subnet mask)又叫网络掩码、地址掩码、子网络遮罩，它是一种用来指明一个IP地址的哪些位标识的是主机所在的子网，以及哪些位标识的是主机的位掩码。

子网掩码不能单独存在，它必须结合IP地址一起使用。子网掩码只有一个作用，就是将某个IP地址划分成网络地址和主机地址两部分。
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。

子网掩码——屏蔽一个IP地址的网络部分的“全1”比特模式。对于A类地址来说，默认的子网掩码是255.0.0.0；对于B类地址来说默认的子网掩码是255.255.0.0；对于C类地址来说默认的子网掩码是255.255.255.0。

通过子网掩码，就可以判断两个IP在不在一个局域网内部。

子网掩码可以看出有多少位是网络号，有多少位是主机号。

4，网关

网关(Gateway)又称网间连接器、协议转换器。默认网关在网络层上以实现网络互连，是最复杂的网络互连设备，仅用于两个高层协议不同的网络互连。网关的结构也和路由器类似，不同的是互连层。网关既可以用于广域网互连，也可以用于局域网互连

网关实质上是一个网络通向其他网络的IP地址。

比如有网络A和网络B，网络A的IP地址范围为“192.168.1.1~192. 168.1.254”，子网掩码为255.255.255.0；网络B的IP地址范围为“192.168.2.1~192.168.2.254”，子网掩码为255.255.255.0。

在没有路由器的情况下，两个网络之间是不能进行TCP/IP通信的，即使是两个网络连接在同一台交换机（或集线器）上，TCP/IP协议也会根据子网掩码（255.255.255.0）判定两个网络中的主机处在不同的网络里。

而要实现这两个网络之间的通信，则必须通过网关。如果网络A中的主机发现数据包的目的主机不在本地网络中，就把数据包转发给它自己的网关，再由网关转发给网络B的网关，网络B的网关再转发给网络B的某个主机。

所以说，只有设置好网关的IP地址，TCP/IP协议才能实现不同网络之间的相互通信。那么这个IP地址是哪台机器的IP地址呢？网关的IP地址是具有路由功能的设备的IP地址，具有路由功能的设备有路由器、启用了路由协议的服务器（实质上相当于一台路由器）、代理服务器（也相当于一台路由器）。

5，广播地址(Broadcast Address)

广播地址(Broadcast Address)是专门用于同时向网络中所有工作站进行发送的一个地址。

在使用TCP/IP 协议的网络中，主机标识段host ID 为全1 的IP 地址为广播地址，广播的分组传送给host ID段所涉及的所有计算机。例如，对于10.1.1.0 （255.255.255.0 ）网段，其广播地址为10.1.1.255 （255 即为2 进制的11111111 ），当发出一个目的地址为10.1.1.255 的分组（封包）时，它将被分发给该网段上的所有计算机。

6，根据IP地址和子网掩码求 网络地址 和 广播地址

计算过程大概分为4个步骤

1，将IP地址和子网掩码换算为二进制，子网掩码连续全1的是网络地址，后面的是主机地址。

2，IP地址和子网掩码进行与运算，结果是网络地址（即主机号全0是网络地址）。

3，将运算结果中的网络地址不变，主机地址变为1，结果就是广播地址。

4，地址范围就是含在本网段内的所有主机。

这里举个例子，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。

子网转换成二进制：255.255.255.224 -->>> 11111111 11111111 11111111 11100000

IP地址转换成二进制：202.112.14.137-->>> 11001010 01110000 00001110 10001001

IP地址&子网掩码

11001010 01110000 00001110 10001001
11111111 11111111 11111111 11100000
------------------------------------------------------
11001010 01110000 00001110 10000000

计算后的结果为11001010 01110000 00001110 10000000

转换成十进制即：202.112.14.128 （网络地址）

广播地址：网络地址的主机位全部变成1 ，11001010 01110000 00001110 10011111 即159 即：202.112.14.159

主机号有5位，那么这个地址中，就只能有25−2=3025−2=30个主机，因为其中全0作为网络地址，全1作为广播地址。

7，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

比如一个子网有10台主机，那么对于这个子网需要的IP地址有10＋1＋1＋1＝13 个
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。 
因为13小于16（16等于2的4次方），所以主机位为4位。

11111111 11111111 11111111 11110000 既该子网掩码为255.255.255.240

如果一个子网有14台主机，不少人常犯的错误是：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 个
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

下面把206 110 4 0/18划分成16个子网，每个子网掩码？

206.110.1.0 /18 由最后的那个/18，我们可以知道这个IP已经规定了它的网络位是18位，它默认的子网掩码就是11111111.11111111.11 | 000000.00000000(其中1代表网络位,0代表主机位)

可以看出我们可以操作的位数就是后面的14个0，也就是说我们可以在地面划分出几位作为子网的网络位，进而来划分子网。要求是切分成16个子网，我们知道2的4次方刚好等于16，这就说明子网网络位的位数是4位，那14-4=10就是子网的主机位。所以上面我写的那串二进制就可以变成：11111111.11111111.111111 | 00.00000000(其中1代表网络位,0代表主机位)，转换成10进制既然子网掩码是255.255.252.0

每个子网可以容纳的主机数是2的10次方1024台。

8，附录16-30位网络号-掩码位数，IP总数，子网掩码查询表

ip段/27 /29 /30 网关,子网掩码，广播地址查询 
可用IP查询,IP段对应表

24位网络号

24位网络号，8位主机号，可形成1个子网（C段总数）,每个子网256-2台主机

25位网络号

25位网络号，7位主机号，可形成2个子网，每个子网126台主机

26位网络号

26位网络号，6位主机号，可形成4个子网，每个子网62台主机

27位网络号

27位网络号，5位主机号，可形成8个子网，每个子网30台主机

28位网络号

28位网络号，4位主机号，可形成16个子网，每个子网14台主机

29位网络号

29位网络号，3位主机号，可形成32个子网，每个子网6台主机

30位网络号

29位网络号，3位主机号，可形成64个子网，每个子网2台主机