IP 和子网掩码

叁歲伎倆 2022-07-12 14:00 285阅读 0赞

IP 和子网掩码  
我们都知道， IP 是由四段数字组成，在此，我们先来了解一下 3 类常用的 IP  
A 类 IP 段 0.0.0.0 到 127.255.255.255 (0 段和 127 段不使用 )  
B 类 IP 段 128.0.0.0 到 191.255.255.255  
C 类 IP 段 192.0.0.0 到 223.255.255.255  
XP 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  
我们必须有一个子网掩码，因为：  
1 ）当配置 IP 时，所有计算机都必须填写子网掩码  
2 ）我们必须在我们的网络中设置一些逻辑边界  
3 ）我们必须至少输入所使用 IP 类的默认子网掩码  
我以前认为，要想把一些电脑搞在同一网段，只要 IP 的前三段一样就可以了，今天，我才知道我错了。如果照我这样说的话，一个子网就只能容纳 254 台电脑？真是有点笑话。我们来说详细看看吧。  
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 > 程序员，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 （不少于 8 个）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 看到是后面的多少个 0 。如 255.255.255.0 转换成二进制，那就是 11111111.11111111.11111111.00000000 ，后面有 8 个 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。  
划分方法  
   
子网的划分，实际上就是设计子网掩码的过程。子网掩码主要是用来区分 IP 地址中的网络 ID 和主机 ID ，它用来屏蔽 IP 地址的一部分，从 IP 地址中分离出网络 ID 和主机 ID. 子网掩码是由 4 个十进制数组成的数值 " 中间用 "." 分隔，如 255.255.255.0 。若将它写成二进制的形式为 :11111111.11111111.11111111.00000000 ，其中为 "1" 的位分离出网络 ID, 为 "0" 的位分离出主机 ID ，也就是通过将 IP 地址与子网掩码进行 " 与 " 逻辑操作，得出网络号。  
例如，假设 IP 地址为 192.160.4.1 ，子网掩码为 255.255.255.0 ，则网络 ID 为 192.160.4.0, 主机 ID 为 0.0.0.1 。计算机网络 ID 的不同，则说明他们不在同一个物理子网内，需通过路由器转发才能进行数据交换。  
每类地址具有默认的子网掩码 : 对于 A 类为 255.0.0.0 ，对于 B 类为 255.255.0.0 ，对于 C 类为 255.255.255.0 。除了使用上述的表示方法之外，还有使用子网掩码中 "1" 的位数来表示的，在默认情况下， A 类地址为 8 位， B 类地址为 16 位， C 类地址为 24 位。例如， A 类的某个地址为 12.10.10.3/8 ，这里的最后一个 "8" 说明该地址的子网掩码为 8 位，而 199.42.26.0/28 表示网络 199.42.26.0 的子网掩码位数有 28 位。  
如果希望在一个网络中建立子网，就要在这个默认的子网掩码中加入一些位，它减少了用于主机地址的位数。加入到掩码中的位数决定了可以配置的子网。因而，在一个划分了子网的网络中，每个地址包含一个网络地址、一个子网位数和一个主机地址  
示例  
   
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 ( 注意：主机号中全 0 是保留地址，全 1 是广播地址，所以它们不算可用主号地址。网络号也是一样的。子网号是可以用全 0 和全 1 的 ) ，所以这个子网掩码最多可以容纳 2048-2=2046 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。  
一个公司有 530 台电脑，组成一个对等局域网，子网掩码设多少最合适？  
首先，无疑， 530 台电脑用 B 类 IP 最合适（ A 类不用说了，太多， C 类又不够，肯定是 B 类），但是 B 类默认的子网掩码是 255.255.0.0 ，可以容纳 6 万台电脑，显然不太合适，那子网掩码设多少合适呢？我们先来列个公式。  
公式  
   
2 的 m 次方 >=560  
首先，我们确定 2 的 m 次方一定是大于 2 的 8 次方的，因为我们知道 2 的 8 次方是 256 ，也就是 C 类 IP 的最大容纳电脑的数目，我们从 9 次方一个一个试， 2 的 9 次方是 512 ，不到 560 ， 2 的 10 次方是 1024 ，看来 2 的 10 次方最合适了。子网掩码一共由 32 位组成，已确定后面 10 位是 0 了，那前面的 22 位就是 1 ，最合适的子网掩码就是： 11111111.11111111.11111100.00000000 ，转换成 10 进制，那就是 255.255.252.0 。  
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。  
相信好多人都和我一样，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，我也把 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  
同一网段  
   
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。  
我们再来看看这个改为默认子网掩码的 B 类 IP  
如 IP ： 188.188.0.111 ， 188.188.5.222 ，子网掩码都设为 255.255.254.0 ，在同一网段吗？  
先将这些转换成二进制  
188.188.0.111 10111100.10111100.00000000.01101111  
188.188.5.222 10111100.10111100.00000101.11011110  
255.255.254.0 11111111.11111111.11111110.00000000  
分别 AND ，得  
10111100.10111100.00000000.00000000  
10111100.10111100.00000100.00000000  
网络标识不一样（看 255.255.254.0 转换成二进制后 1 的数位，所以可以看到不一样），即不在同一网段。  
判断是不是在同一网段，你会了吧，下面，我们来点实际的。  
一个公司有 530 台电脑，组成一个对等局域网，子网掩码和 IP 设多少最合适？  
子网掩码不说了，前面算出结果来了 11111111.11111111.11111100.00000000 ，也就是 255.255.252.0  
B 类地址  
   
选一个 B 类 IP 段，这里就选 188.188.x.x 吧  
这样， IP 的前两段确定的，关键是要确定第三段，只要网络标识相同就可以了。我们先来确定网络号。（我们把子网掩码中的 1 和 IP 中的 ? 对就起来， 0 和 \* 对应起来，如下：）  
255.255.252.0 11111111.11111111.11111100.00000000  
188.188.x.x 10111100.10111100.??????\*\*.\*\*\*\*\*\*\*\*  
网络标识 10111100.10111100.??????00.00000000  
由此可知， ? 处随便填（只能用 0 和 1 填，不一定全是 0 和 1 ），我们就用全填 0 吧， \* 处随便，这样呢，我们的 IP 就是  
10111100.10111100.000000\*\*.\*\*\*\*\*\*\*\* ，一共有 530 台电脑， IP 的最后一段 1 ～ 254 可以分给 254 台计算机， 530/254=2.086 ，采用进 1 法，得整数 3 ，这样，我们确定了 IP 的第三段要分成三个不同的数字，也就是说，把 000000\*\* 中的 \*\* 填三次数字，只能填 1 和 0 ，而且每次的数字都不一样，至于填什么，就随我们便了，如 00000001 ， 00000010 ， 00000011 ，转换成十进制，分别是 1 ， 2 ， 3 ，这样，第三段也确定了，这样，就可以把 IP 分成 188.188.1.y ， 188.188.2.y ， 188.188.3.y ， y 处随便填，只要在 1 ～ 254 范围之内，并且这 530 台电脑每台和每台的 IP 不一样，就可以了。  
有人也许会说，既然算法这么麻烦，干脆用 A 类 IP 和 A 类默认子网掩码得了，偶要告诉你的是，由于 A 类 IP 和 A 类默认子网掩码的主机数目过大，这样做无疑是大海捞针，如果同时局域网访问量过频繁、过大，会影响效率的，所以，最好设置符合自己的 IP 和子网掩码 ^\_^  
举个实例：比如公司分配到的网段是 192.168.1.0/24 ，首先我要分一个 8 个主机的网段出来，那么这个网段的首地址是什么 ? 之后，我又要划分一个 16 个主机的地址出来，那么 16 个主机的首地址是什么？  
划分实例  
   
C 类地址例子 : 网络地址 192.168.10.0; 子网掩码 255.255.255.192(/26)  
1. 子网数 =2\*2=4  
2. 主机数 =2 的 6 次方 -2=62  
3. 有效子网 ?:block size=256-192=64; 所以第一个子网为 192.168.10.64, 第二个为 192.168.10.128  
4. 广播地址 : 下个子网 -1. 所以 2 个子网的广播地址分别是 192.168.10.127 和 192.168.10.191  
5. 有效主机范围是 : 所以第一个子网为 192.168.10.0 ，第二个为 192.168.10.64 ，第三个为 192.168.10.128 ，第四个为 192.168.10.192  
B 类地址例子 1: 网络地址 :172.16.0.0; 子网掩码 255.255.192.0(/18)  
1. 子网数 =2\*2=4  
2. 主机数 =2 的 14 次方 -2=16382  
3. 有效子网 ?:block size=256-192=64; 所以第一个子网为 172.16.64.0, 最后 1 个为 172.16.128.0  
4. 广播地址 : 下个子网 -1. 所以 2 个子网的广播地址分别是 172.16.127.255 和 172.16.191.255  
5. 有效主机范围是 : 第一个子网的主机地址是 172.16.64.1 到 172.16.127.254; 第二个是 172.16.128.1 到 172.16.191.254  
B 类地址例子 2: 网络地址 :172.16.0.0; 子网掩码 255.255.255.224(/27)  
1. 子网数 =2 的 11 次方 -2=2046( 因为 B 类地址默认掩码是 255.255.0.0, 所以网络位为 8+3=11)  
2. 主机数 =2 的 5 次方 -2=30  
3. 有效子网 ?:block size=256-224=32; 所以第一个子网为 172.16.0.32, 最后 1 个为 172.16.255.192  
4. 广播地址 : 下个子网 -1. 所以第一个子网和最后 1 个子网的广播地址分别是 172.16.0.63 和 172.16.255.223  
5. 有效主机范围是 : 第一个子网的主机地址是 172.16.0.33 到 172.16.0.62; 最后 1 个是 172.16.255.193 到 172.16.255.223  
Variable Length Subnet Masks(VLSM)  
变长子网掩码 (VLSM) 的作用 : 节约 IP 地址空间 ; 减少路由表大小 . 使用 VLSM 时 , 所采用的路由协议必须能够支持它 , 这些路由协议包括 RIPv2,OSPF,EIGRP 和 BGP.