IP地址与网络号

首先我们需要看几个概念！

IP地址是IP协议（Internet Protocol ）提供的一种统一的地址格式，它为互联网上的每一个网络和每一台主机分配一个逻辑地址，以此来屏蔽物理地址的差异。

Internet上的每台主机和路由器都有一个IP地址，IP地址包含网络号和主机号，并且这种组合是唯一的。原则上，Internet上的任何两台机器不会有相同的IP地址。所有的IP地址都是32位长，被用于IP分组的源地址和目的地址域。

IP地址是一种分等级的地址结构，分为A、B、C、D、E五类，描述如下：

• A类地址
• 第1字节为网络地址，其它3个字节为主机地址。第1个字节的最高位固定为0。
• A类地址范围：1.0.0.0到126.255.255.255。
• A类地址中的保留地址：127.0.0.0到127.255.255.255是保留地址，用做循环测试用的。

A类私有地址：10.0.0.0到10.255.255.255。

• B类地址
• 第1字节和第2字节为网络地址，其他2个字节为主机地址。第1个字节的前2为固定为10.
• B类地址范围：128.0.0.0到191.255.255.255。
• B类地址中的保留地址：169.254.0.0到169.254.255.255是保留地址。

B类私有地址：172.16.0.0到172.31.255.255。

• C类地址
• 前3个字节网络地址，第4个字节为主机地址。第1个字节的前三位固定为110。
• C类地址范围：192.0.0.0到223.255.255.255。

C类私有地址：192.168.0.0到192.168.255.255是私有地址。

D类地址的第1个字节前四位总是1110。

E类地址的第1个字节前五位总是11110。

子网掩码(subnet mask)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。

子网掩码是在IPv4地址资源紧缺的背景下为了解决lP地址分配而产生的虚拟lP技术，通过子网掩码将A、B、C三类地址划分为若干子网，从而显著提高了IP地址的分配效率，有效解决了IP地址资源紧张的局面。

加深理解：

网络号：192.168.1.0/24（192.168.1.0-192.168.1.255/255.255.255.0）

广播号：192.168.1.255

子网掩码：用于划分网络

例如：61.166.150.2/30 与 61.166.150.3/30 并不在同一网段

可划分子网数=2^n（n为借位组中1的数量）

如：255.255.255.128 → 11111111.11111111.11111111. 10000000

结果：2 ^ 1 = 2 255.255.255.128 可将网络划分为2个网段

可容纳主机数=2^m（m为借位组中0的数量）

如：255.255.255.128 → 11111111.11111111.11111111. 10000000

结果：2 ^ 7 = 128 255.255.255.128 每个网段最多可容纳128台主机。

可用IP数=可容纳主机数-2=2^m-2

计算子网掩码

下面是根据子网数与主机数推算子网掩码的方法，其中length()表示求字符长度（位数）

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根据子网数算掩码

(子网数)D→(M)B

length(M)=N

B类IP地址掩码：255.255.0.0→11111111.11111111.00000000.00000000

主机地址前N位置为1，即可得到子网掩码。

如：子网数6，(6)D=(110)B，length(110)=3，主机地址前3位置为1，

A类：11111111.11100000.00000000.00000000→255.224.0.0

B类：11111111.11111111.11100000.00000000→255.255.224.0

C类：11111111.11111111.11111111.11100000→255.255.255.224

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根据主机数算掩码

(主机数)D→(M)B

length(M)=N

主机地址全部置为1，

11111111.11111111.11111111.11111111

后N位再置为0，然后换算为10进制即得掩码。

如：主机数5000，(5000)D=(1001110001000)B，length(1001110001000)=13，后13位置为0，

11111111.11111111.11100000.00000000→255.255.224.0

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快速简算法（懒人算法）：仅针对C类地址

2^n≥主机数+2

256-2^n=掩码

公式翻译：子网掩码的尾数（255.255.255.X）=256－2^（掩码位数）

如：主机数80，2^6=64<80+2<2^7=128，所以n=7→256-2^7=128，即掩码为255.255.255.128

–这是针对C类地址的算法，根据此法可推出B类算法如下：

如：主机数5000，2^12=4096<5000+2<2^13=8192，n=13→256-2^(13-8)=224，即掩码为255.255.224.0

计算网络号

将IP与掩码转为2进制，然后用IP和掩码做与运算，再转换为10进制即的网络号。

如（示例中是一个CIDR格式的地址）：

求21.31.233.69/26（IP=21.31.233.69，掩码=255.255.255.192）的网络号：

21.31.233.69=00010101.00011111.11101001.01000101

255.255.255.192=11111111.11111111.11111111.11000000

00010101.00011111.11101001.01000101

&

11111111.11111111.11111111.11000000

=00010101.00110001.11101001.01000000

=21.31.233.64

即21.31.233.69 & 255.255.255.192=21.31.233.64

所以该子网网络号为 21.31.233.64。

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