1.什么是IP地址

• IP地址在網(wǎng)絡(luò)中用于標(biāo)識一個節(jié)點(diǎn)（或者網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的接口）。
• IP網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)包的尋址是基于IP地址來進(jìn)行的，因此IP地址就像是現(xiàn)實(shí)生活中的門牌號。
• IP協(xié)議定義了數(shù)據(jù)分組的格式，也定義了數(shù)據(jù)分組尋址的方式。目前我們在業(yè)務(wù)環(huán)境中常見的IP主要是兩個版本：IPv4及Ipv6，而現(xiàn)階段網(wǎng)絡(luò)主體仍然是IPv4，但是在可預(yù)見的未來，會逐漸向IPv6過渡。
• 一個IPv4地址有32位。當(dāng)然，我們不可能用二進(jìn)制來表示IPv4地址，那是低效的，但是計算機(jī)在進(jìn)行IP地址的相關(guān)計算工作時，無疑是通過二進(jìn)制的形式來進(jìn)行。
• IPv4地址通常采用“點(diǎn)分十進(jìn)制”表示，以適應(yīng)人類的讀寫習(xí)慣，例如192.168.1.1。

2.十進(jìn)制與二進(jìn)制的轉(zhuǎn)換

“點(diǎn)分十進(jìn)制”IP地址表現(xiàn)形式能夠幫助我們更好的使用網(wǎng)絡(luò)，但網(wǎng)絡(luò)設(shè)備在對IP進(jìn)行計算時使用的是二進(jìn)制的操作方式。

以下是192這個數(shù)字，對應(yīng)的二進(jìn)制算法，這里就不再贅述了，這是基本技能。

3.IP地址的分類

IPv4地址的空間從0.0.0.0 一直到 255.255.255.255，這么龐大的空間，如果不加以區(qū)分和規(guī)劃，勢必不便于統(tǒng)籌管理。因此我們對IPv4地址空間進(jìn)行類別上的劃分，一共有五類：

地址的類別上的區(qū)分主要體現(xiàn)在第一個八位組上：

• 第一個八位組首位恒定為0，那么我們就得到一個區(qū)間：1.0.0.0一直到127.255.255.255。這是A類地址，其中127.0.0.0/8作為本地回環(huán)使用，例如你ping 127.0.0.1實(shí)際上ping的是本機(jī)。所以如果看到一個IP，它的首個八位組掉落在1-126的區(qū)間內(nèi)，那么這是一個A類地址。
• 第一個八位組的最高兩位恒定為10，就得到一個區(qū)間：128.0.0.0-191.255.255.255，這是B類地址。
• 第一個八位組的最高三位恒定為110，就得到一個區(qū)間：192.0.0.0 – 223.255.255.255，這是C類地址。
• 第一個八位組的最高四位恒定為1110，就得到一個區(qū)間：224.0.0.0 – 239.255.255.255，這是D類地址，這個類別的地址專門用于組播。
• 剩下的是E類地址，這類地址保留作為研究使用。

4. 網(wǎng)絡(luò)掩碼netmask

網(wǎng)絡(luò)掩碼為32bits，與IPv4地址的位數(shù)是一樣的

網(wǎng)絡(luò)掩碼在二進(jìn)制的表示上是一堆連續(xù)的1、后面接連續(xù)的0

值為1的bit對應(yīng)IP地址中的網(wǎng)絡(luò)位；為0的bit對應(yīng)IP地址中的主機(jī)位，以此來輔助我們識別一個IP地址中的網(wǎng)絡(luò)與主機(jī)位，如下圖：

為了方便書寫，我們往往使用掩碼長度的方式來表示一個IP地址+掩碼：

默認(rèn)情況下，A類IP地址，首個八位組為網(wǎng)絡(luò)位，其他位為主機(jī)位，因此A類地址的默認(rèn)掩碼就是255.0.0.0，或者/8。B類IP地址，前兩個八位組為網(wǎng)絡(luò)位，后兩個八位組為主機(jī)位，因此B類地址的默認(rèn)掩碼就是255.255.0.0或者/16。C類地址的前三個八位組為網(wǎng)絡(luò)位，后面一個八位組是主機(jī)位，因此C類地址的默認(rèn)掩碼就是255.255.255.0，或者/24。從這里我們可以看出來，如果你申請到一個A類地址空間：123.0.0.0/8，那么這是一個相當(dāng)龐大的地址空間，因?yàn)檫@個空間有2的24次方個IP地址。相對的，一個B類的IP網(wǎng)絡(luò)地址空間默認(rèn)有2的16次方個IP地址，而C類地址則更少。

5.IP地址類型

• 網(wǎng)絡(luò)地址：指代網(wǎng)絡(luò)的地址（相當(dāng)于“一個面”的概念）。是一個IP地址中主機(jī)位全0的地址。也稱為網(wǎng)絡(luò)號。
• 廣播地址：用于向網(wǎng)絡(luò)中的所有主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)的特殊地址。廣播地址使用該網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)的最大地址。即主機(jī)部分的各比特位全部為1的地址。也稱為廣播號。
• 主機(jī)地址：可分配給網(wǎng)絡(luò)中終端設(shè)備的地址。

6.為什么要劃分子網(wǎng)

假設(shè)你有一個B類地址：172.16.0.0，由于B類地址的默認(rèn)掩碼是255.255.0.0，這就意味著這個網(wǎng)絡(luò)內(nèi)有2的16次方個地址，而可分配給PC使用的IP地址就有2的16次方-2這么多個IP，為什么要減去2？因?yàn)閺V播地址及網(wǎng)絡(luò)號是不能分配給PC使用的。

設(shè)想一下，如果你真有這么多臺PC，這么多個IP地址處于同一個網(wǎng)絡(luò)中、同一個網(wǎng)段中、同一個廣播域中，那么一旦網(wǎng)絡(luò)中發(fā)生廣播，影響可就大了。再者，實(shí)際的業(yè)務(wù)環(huán)境中，我們往往給一個業(yè)務(wù)單元，劃分一個網(wǎng)段，不同的業(yè)務(wù)單元不同的網(wǎng)段，那么如果你有10個業(yè)務(wù)單元，每個業(yè)務(wù)單元才百來號設(shè)備，一個業(yè)務(wù)單元就耗費(fèi)一個B類地址，這就造成地址空間的浪費(fèi)。

因此，我們提出子網(wǎng)劃分的概念，子網(wǎng)劃分事實(shí)上術(shù)語叫做：VLSM variable-length-subnet-mask，可變長子網(wǎng)掩碼，事實(shí)上是拿子網(wǎng)掩碼變戲法。在上圖中，我們有五個網(wǎng)段，需要五個IP地址段。而如果你只有一個B類地址（172.16.0.0/16）可用的情況，通過子網(wǎng)劃分，你可以將這個B類地址劃分成一個個小一點(diǎn)的子網(wǎng)。這樣一來，一個龐大的廣播域可以被分割成小的單元，另外IP地址的使用也更為科學(xué)更為合理。

7.如何劃分子網(wǎng)

現(xiàn)在假設(shè)我們有一個B類地址：172.16.0.0/16。默認(rèn)情況下，這個B類地址的掩碼為255.255.0.0，前兩個八位組是網(wǎng)絡(luò)位，后兩個八位組是主機(jī)位。那么這個個單一的網(wǎng)絡(luò)中，有2的16次方個IP地址，非常龐大。

現(xiàn)在，我們將原有的16個位的網(wǎng)絡(luò)位向主機(jī)位去“借”一位，這樣一來網(wǎng)絡(luò)位就擴(kuò)充到了17位，相對的主機(jī)位就變成了15位。那么借過來的這一位，就是子網(wǎng)位了。由于我們借了這一位，因此掩碼就從默認(rèn)的255.255.0.0變成了255.255.128.0或者說從/16變成了/17。

于是我們從原來的只有172.16.0.0/16的一個大網(wǎng)段，變成現(xiàn)在擁有172.16.0.0/17及172.16..128.0/17這兩個小一點(diǎn)的網(wǎng)段。這就是子網(wǎng)劃分。

8.例子一

下面我們來看幾個例子：

現(xiàn)在我們有一個IP：192.168.1.0，這是一個C類地址，默認(rèn)的掩碼是/24，現(xiàn)在我要對它做子網(wǎng)劃分，向主機(jī)位借一位作為子網(wǎng)位，也就是掩碼變成/25，那么我能拿到幾個子網(wǎng)？每個子網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)號是多少？每個子網(wǎng)廣播號是多少？每個子網(wǎng)的可用IP是多少?

我們的步驟如下：

1) 判斷類別 找掩碼

首先這是一個C類地址，因此默認(rèn)的掩碼長度為/24，你可以劃一條豎線幫助計算。線的左邊為網(wǎng)絡(luò)位，右邊為主機(jī)位。

2)變更掩碼 找子網(wǎng)

現(xiàn)在，我們在原有的/24掩碼基礎(chǔ)上，向主機(jī)位借一位，掩碼變成/25。那么借出來的這一位就是我們的子網(wǎng)位，這個子網(wǎng)位要么為0，要么為1，兩種可能性，這就創(chuàng)造了兩個子網(wǎng)（2的1次方），子網(wǎng)位為0時，我們拿到網(wǎng)絡(luò)號192.168.1.0/25，另一個子網(wǎng)是192.168.1.128/25。

3)得出子網(wǎng)號

上圖中就顯示了向主機(jī)位借一位之后，我們得到的兩個子網(wǎng)：

192.168.1.0/25

192.168.1.128/25

其實(shí)很簡單，就是主機(jī)位全0，即可。

4)得出廣播號

上面分別列出了子網(wǎng)1 及 子網(wǎng)2的廣播號，其實(shí)很簡單，就是把各個子網(wǎng)的主機(jī)位全部置1即可。

因此子網(wǎng)192.168.1.0/25的廣播號為192.168.1.127；

子網(wǎng)192.168.1.128/25的廣播號為192.168.1.255；

5)得出主機(jī)段

經(jīng)過上面的計算，得出了子網(wǎng)1及子網(wǎng)2的網(wǎng)絡(luò)號和廣播號，那么每個子網(wǎng)可用的IP地址也就出來了，因?yàn)榭捎肐P實(shí)際上就是該子網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)號與廣播號之間夾著的那些個IP。所以實(shí)際上我們對192.168.1.0這個C類地址，用了一個變長子網(wǎng)：/25，也就是向主機(jī)位借1位后產(chǎn)生出了2個子網(wǎng)，每個子網(wǎng)有126個可用IP地址。這里有個公式：