IP地址與子網(wǎng)掩碼計(jì)算

1、IP 地址與子網(wǎng)掩碼計(jì)算IP 地址與子網(wǎng)掩碼IP 地址與網(wǎng)絡(luò)分類(1) IP 地址不同的物理網(wǎng)絡(luò)技術(shù)有不同的編址方式；不同物理網(wǎng)絡(luò)中的主機(jī)，有不同的物理網(wǎng)絡(luò)地址。網(wǎng)間網(wǎng)技術(shù)是將不同物理網(wǎng)絡(luò)技術(shù)統(tǒng)一起來(lái)的高層軟件技術(shù)。網(wǎng)間網(wǎng)技術(shù)采用一種全局通用的地址格式，為全網(wǎng)的每一網(wǎng)絡(luò)和每一主機(jī)都分配一個(gè)網(wǎng)間網(wǎng)地址，以此屏蔽物理網(wǎng)絡(luò)地址的差異。 IP 協(xié)議提供一種全網(wǎng)間網(wǎng)通用的地址格式，并在統(tǒng)一管理下進(jìn)行地址分配，保證一個(gè)地址對(duì)應(yīng)一臺(tái)網(wǎng)間網(wǎng)主機(jī)(包括網(wǎng)關(guān))，這樣物理地址的差異被 IP 層所屏蔽。 IP 層所用到的地址叫做網(wǎng)間網(wǎng)地址，又叫 IP 地址。它由網(wǎng)絡(luò)號(hào)和主機(jī)號(hào)兩部分組成，統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的所有主機(jī)使用相同的

2、網(wǎng)絡(luò)號(hào)，主機(jī)號(hào)是唯一的。 IP 地址是一個(gè) 32 為的二進(jìn)制數(shù)，分成 4 個(gè)字段，每個(gè)字段 8 位。(2) 三類主要的網(wǎng)絡(luò)地址我們知道，從LAN到WAN，不同種類網(wǎng)絡(luò)規(guī)模相差很大，必須區(qū)別對(duì)待。因此按網(wǎng)絡(luò)規(guī)模大小，將網(wǎng)絡(luò)地址分為 主要的三類，如下：A 類：0 1 2 3 8 16 243 1 0 網(wǎng)絡(luò)號(hào)主機(jī)號(hào)B 類：1 0 網(wǎng)絡(luò)號(hào)主機(jī)號(hào)C 類：1 1 0 網(wǎng)絡(luò)號(hào)主機(jī)號(hào)A 類地址用于少量的(最多 27 個(gè))主機(jī)數(shù)大于 216 的 大型網(wǎng)，每個(gè) A 類網(wǎng)絡(luò)可容納最多 224 臺(tái)主機(jī)； B 類地址用 于主機(jī)數(shù)介于28216之間數(shù)量不多不少的中型網(wǎng)，B類網(wǎng)絡(luò)最多214個(gè)；C類地址用于每個(gè)網(wǎng)絡(luò)只能容納2

3、8臺(tái)主機(jī)的大量小型網(wǎng)，C類網(wǎng)絡(luò)最多221個(gè)。除了以上A、B、C三個(gè)主類地址外，還有另外兩類地址，如下：D 類：1 1 1 0 多目地址E 類：1 1 1 1 0 留待后用其中多目地址( multicastaddress )是比廣播地址稍弱的多點(diǎn)傳送地址，用于支持多目傳輸技術(shù)。 E 類地址用于將來(lái)的擴(kuò)展之用。(3) TCP/IP 規(guī)定網(wǎng)絡(luò)地址除了一般地標(biāo)識(shí)一臺(tái)主機(jī)外，還有幾種具有特殊意義的特殊形式。* 廣播地址TCP/IP 規(guī)定，主機(jī)號(hào)全為“ 1”的網(wǎng)絡(luò)地址用于廣播之 用，叫做廣播地址。所謂廣播，指同時(shí)向網(wǎng)上所有主機(jī)發(fā)送 報(bào)文。* 有限廣播 前面提到的廣播地址包含一個(gè)有效的網(wǎng)絡(luò)號(hào)和主機(jī)號(hào)， 技術(shù)

4、上稱為直接廣播( directed boradcasting )地址。在網(wǎng)間網(wǎng)上的任何一點(diǎn)均可向其他任 何網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行直接廣播，但直接廣播有一個(gè)缺點(diǎn)，就是要知道 信宿網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)號(hào)。有時(shí)需要在本網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部廣播，但又不知道本網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)號(hào)。TCP/IP規(guī)定，32比特全為“ T的網(wǎng)間網(wǎng)地址用于本網(wǎng) 廣播，該地址叫做有限廣播地址( limited broadcast address )。* “0”地址TCP/IP 協(xié)議規(guī)定，各位全為“ 0”的網(wǎng)絡(luò)號(hào)被解釋成 “本”網(wǎng)絡(luò)。* 回送地址A 類網(wǎng)絡(luò)地址 127 是一個(gè)保留地址，用于網(wǎng)絡(luò)軟件測(cè)試以及本地機(jī)進(jìn)程間通信，叫做回送地址( loopbackaddress ）。無(wú)

5、論什么程序，一旦使用回送地址發(fā)送數(shù)據(jù)，協(xié)議軟件立即返回之，不進(jìn)行任何網(wǎng)絡(luò)傳輸。TCP/IP 協(xié)議規(guī)定， 一、含網(wǎng)絡(luò)號(hào) 127 的分組不能出現(xiàn)在 任何網(wǎng)絡(luò)上；二、主機(jī)和網(wǎng)關(guān)不能為該地址廣播任何尋徑信 息。由以上規(guī)定可以看出，主機(jī)號(hào)全“ 0”全“ 1 ”的地址在 TCP/IP 協(xié)議中有特殊含義，不能用作一臺(tái)主機(jī)的有效地址。二、子網(wǎng)掩碼（1）子網(wǎng) TCP/IP 網(wǎng)間網(wǎng)技術(shù)產(chǎn)生于大型主流機(jī)環(huán)境中， 它能發(fā)展到今天的規(guī)模是當(dāng)初的設(shè)計(jì)者們始料未及的。網(wǎng)間 網(wǎng)規(guī)模的迅速擴(kuò)展對(duì) IP 地址模式的威脅并不是它不能保證 主機(jī)地址的唯一性，而是會(huì)帶來(lái)兩方面的負(fù)擔(dān)：第一，巨大 的網(wǎng)絡(luò)地址管理開(kāi)銷；第二，網(wǎng)關(guān)尋徑急劇膨

6、脹。其中第二 點(diǎn)尤為突出，尋徑表的膨脹不僅會(huì)降低網(wǎng)關(guān)尋徑效率（甚至 可能使尋徑表溢出，從而造成尋徑故障），更重要的是將增加內(nèi)外部路徑刷新時(shí)的開(kāi)銷，從而加重網(wǎng)絡(luò)負(fù)擔(dān)。 因此，迫切需要尋求新的技術(shù)，以應(yīng)付網(wǎng)間網(wǎng)規(guī)模增長(zhǎng) 帶來(lái)的問(wèn)題。仔細(xì)分析發(fā)現(xiàn)，網(wǎng)間網(wǎng)規(guī)模的增長(zhǎng)在內(nèi)部主要 表現(xiàn)為網(wǎng)絡(luò)地址的增減，因此解決問(wèn)題的思路集中在：如何 減少網(wǎng)絡(luò)地址。于是 IP 網(wǎng)絡(luò)地址的多重復(fù)用技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。通過(guò)復(fù)用技術(shù)，使若干物理網(wǎng)絡(luò)共享同一 IP 網(wǎng)絡(luò)地址， 無(wú)疑將減少網(wǎng)絡(luò)地址數(shù)。子網(wǎng)編址（ subnet addressing )技術(shù)，又叫子網(wǎng)尋徑( subnetrouting )，英文 簡(jiǎn)稱 subnetting ，

7、是最廣泛使用的 IP 網(wǎng)絡(luò)地址復(fù)用方式， 目 前已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，并成為 IP 地址模式的一部分。一般的， 32 位的 IP 地址分為兩部分，即網(wǎng)絡(luò)號(hào)和主機(jī)號(hào)，我們分別把他們叫做 IP 地址的“網(wǎng)間網(wǎng)部分”和“本地部分”。子網(wǎng)編址技術(shù)將本地部分進(jìn)一步劃分為“物理網(wǎng)絡(luò)”部分和“主機(jī)”部分，如圖：網(wǎng)間網(wǎng)部分物理網(wǎng)絡(luò)主機(jī)| .網(wǎng)間網(wǎng)部分-| <本地部分>|其中“物理網(wǎng)絡(luò)”用于標(biāo)識(shí)同一 IP 網(wǎng)絡(luò)地址下的不同物理網(wǎng)絡(luò)，既是“子網(wǎng)”。(2) 子網(wǎng)掩碼 IP 協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：每一個(gè)使用子網(wǎng)的網(wǎng)點(diǎn) 都選擇一個(gè) 32 位的位模式， 若位模式中的某位置1，則對(duì)應(yīng)IP 地址中的某位為網(wǎng)絡(luò)地址(包括網(wǎng)間網(wǎng)部分和

8、物理網(wǎng)絡(luò) 號(hào))中的一位；若位模式中的某位置0，則對(duì)應(yīng) IP 地址中的某位為主機(jī)地址中的一位。例如位模式：11111111 11111111 1111111100000000 中，前三個(gè)字節(jié)全 1，代表對(duì)應(yīng) IP 地址中最高的 三個(gè)字節(jié)為網(wǎng)絡(luò)地址； 后一個(gè)字節(jié)全 0 ，代表對(duì)應(yīng) IP 地址中 最后的一個(gè)字節(jié)為主機(jī)地址。這種位模式叫做子網(wǎng)模( subnetmask )或“子網(wǎng)掩碼”為了使用的方便，常常使用“點(diǎn)分整數(shù)表示法”來(lái)表示一個(gè) IP 地址和子網(wǎng)掩碼， 例如 B 類地址子網(wǎng)掩碼 ( 1111111111111111 11111111 00000000 )為：255.255.255.0IP 協(xié)議

9、關(guān)于子網(wǎng)掩碼的定義提供一種有趣的靈活性， 允許子 網(wǎng)掩碼中的“ 0”和“ 1”位不連續(xù)。但是，這樣的子網(wǎng)掩碼 給分配主機(jī)地址和理解尋徑表都帶來(lái)一定困難，并且，極少 的路由器支持在子網(wǎng)中使用低序或無(wú)序的位，因此在實(shí)際應(yīng) 用中通常各網(wǎng)點(diǎn)采用連續(xù)方式的子網(wǎng)掩碼。像255.255.255.64 和 255.255.255.160 等一類的子網(wǎng)掩碼不推 薦使用。(3) 子網(wǎng)掩碼與 IP 地址子網(wǎng)掩碼與 IP 地址結(jié)合使用， 可 以區(qū)分出一個(gè)網(wǎng)絡(luò)地址的網(wǎng)絡(luò)號(hào)和主機(jī)號(hào)。例如：有一個(gè) C 類地址為：192 9 200 13 其缺省的子網(wǎng)掩碼為：255 255 255 0 則它的網(wǎng)絡(luò)號(hào)和主機(jī)號(hào)可按如下方法得到：

10、 將 IP 地址 1929200 13 轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制 1100000000001001 1100100000001101 將子網(wǎng)掩碼 255 255 255 0 轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制 1111111111111111 1111111100000000 將兩個(gè)二進(jìn)制數(shù)邏輯與（AND）運(yùn)算后得出的結(jié)果即為網(wǎng)絡(luò)部分 1100000000001001 11001000 00001101 AND 11111111 1111111111111111 00000000 1100000000001001 11001000 00000000結(jié)果為 192.9.200.0 ，即網(wǎng)絡(luò)號(hào)為 192.9.200.0 。 將子網(wǎng)

11、掩碼取反再與IP地址邏輯與（AND）后得到的結(jié)果即為主機(jī)部分 1100000000001001 11001000 00001101 AND 00000000 0000000000000000 1111111100000000 00000000 00000000 00001101 結(jié)果為 0.0.0.13 ， 即主機(jī)號(hào)為 13 。（4）子網(wǎng)掩碼與 IP 地址子網(wǎng)掩碼與 IP 地址結(jié)合使用， 可以區(qū)分出一個(gè)網(wǎng)絡(luò)地址的網(wǎng)絡(luò)號(hào)和主機(jī)號(hào)。例如：有一個(gè) C 類地址為：192920013 其缺省的子網(wǎng)掩碼為：255 255 255 0 則它的網(wǎng)絡(luò)號(hào)和主機(jī)號(hào)可按如下方法得到： 將 IP 地址 1929200

12、13 轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制 1100000000001001 1100100000001101 將子網(wǎng)掩碼 255 255 255 0 轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制 1111111111111111 1111111100000000 將兩個(gè)二進(jìn)制數(shù)邏輯與（AND）運(yùn)算后得出的結(jié)果即為網(wǎng)絡(luò)部分 1100000000001001 11001000 00001101 AND 11111111 1111111111111111 00000000 1100000000001001 11001000 00000000 結(jié)果為 192.9.200.0 ，即網(wǎng)絡(luò)號(hào)為 19292000。 將子網(wǎng)掩碼取反再與IP地址邏輯與（AND）后得

13、到的結(jié)果即為主機(jī)部分 1100000000001001 11001000 00001101 AND 00000000 0000000000000000 1111111100000000 00000000 00000000 00001101 結(jié)果為0.0.0.13 ，即主機(jī)號(hào)為 13。三、子網(wǎng)劃分與實(shí)例根據(jù)以上分析，建議按以下步驟和 實(shí)例定義子網(wǎng)掩碼。1、 將要?jiǎng)澐值淖泳W(wǎng)數(shù)目轉(zhuǎn)換為2的 m 次方。如要分 8個(gè)子網(wǎng)， 8=23 。2、 取上述要?jiǎng)澐肿泳W(wǎng)數(shù)的 2 的 m 次方的冪。如 23，即m=3 。3 、將上一步確定的冪 m 按高序占用主機(jī)地址 m 位后轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制。如 m 為 3則是 1110

14、0000 ，轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制為 224 ，即為最終確定的子網(wǎng)掩碼。如果是 C 類網(wǎng)，則子網(wǎng)掩碼為 255.255.255.224 ；如果是 B 類網(wǎng)，則子網(wǎng)掩碼為 255.255.224.0 ；如果是 A 類網(wǎng)，則子網(wǎng)掩碼為 255.224.0.0 。在這里，子網(wǎng)個(gè)數(shù)與占用主機(jī)地址位數(shù)有如下等式成立： 2m=n 。其中， m 表示占用主機(jī)地址的位數(shù)； n 表示劃分的子網(wǎng)個(gè)數(shù)。根據(jù)這些原則，將一個(gè)C類網(wǎng)絡(luò)分成4個(gè)子網(wǎng)。若我們用的網(wǎng)絡(luò)號(hào)為192 . 9. 200，則該C類網(wǎng)內(nèi)的主機(jī)IP地址就是192 9 200.11929200.254 （因?yàn)槿?0” 和全“ 1 ”的主機(jī)地址有特殊含義， 不作為有

15、效的 IP 地址）， 現(xiàn)將網(wǎng)絡(luò)劃分為 4 個(gè)部分，按照以上步驟：4=22 ，取 22 的冪，即 2，則二進(jìn)制為 11，占用主機(jī)地址的高序位即為 11000000 ，轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制為 192。這樣就可確定該子網(wǎng)掩碼為： 255.255.255.192 ， 4個(gè)子網(wǎng)的 IP 地址范圍分別為：二進(jìn)制十進(jìn)制 11000000 00001001 11001000 00000001 1100000000001001 1100100000111110 192 9 200 1192 9 200 62 11000000 00001001 11001000 01000001 1100000000001001 110

16、0100001111110 192 9200 65192 9 200 126 11000000 00001001 11001000 10000001 1100000000001001 1100100010111110 192 9200 129192 9 200 190 11000000 00001001 11001000 11000001 1100000000001001 1100100011111110 192 9200 193192 9 200 254在此列出 A、B、C 三類網(wǎng)絡(luò)子網(wǎng)數(shù)目與子網(wǎng)掩碼的轉(zhuǎn)換表，以供參考。A 類：子網(wǎng)數(shù)目占用位數(shù)子網(wǎng)掩碼子網(wǎng)中主機(jī)數(shù)21255 128 008,388,60642255 192 004,194,30283255 224 002,097,150164255 240 001,048,57432525524800524,28664625525200262,142128725525400131,0701288255 255 0065,534B 類： 子網(wǎng)數(shù)目占用位數(shù)子網(wǎng)掩碼子網(wǎng)中主機(jī)數(shù)21255255128032,76642255