主机地址 网络工程师 | IP地址和子网掩码

子网掩码是每个网络工程师必须掌握的基础知识。只有掌握了，才能真正理解TCP/IP协议的设置。大家一起复习复习。

一、IP地址

IP是英文互联网协议的缩写，意思是“网络之间的互连协议”，即为计算机网络相互通信而设计的协议。在互联网中，它是一套可以使所有连接到互联网的计算机网络相互通信的规则，规定了计算机在互联网上通信时应该遵守的规则。任何厂商生产的任何计算机系统，只要符合IP协议，都可以和互联网互联。正是由于IP协议，互联网迅速发展成为世界上最大、最开放的计算机通信网络。因此，IP协议也可以称为“互联网协议”。

互联网是由许多小网络组成的，每个网络都有许多主机，从而形成一个层次结构。在设计IP地址时，考虑到地址分配的分层特点，将每个IP地址分为网络号和主机号两部分，以方便IP地址的寻址操作。

IP地址是TCP/IP通信协议中用来标记每台计算机地址的32位二进制值。通常我们用点分十进制表示法，比如192.168.1.5等等。

每个IP地址可以分为两部分。即网络号部分和主机号部分:网络号表示其所属的网段号，主机号表示该网段中主机的地址号。根据网络的大小，IP地址可以分为A、B、C、D、E五类，其中A、B、C是三种主要的地址类型，D是多用途传输的多用途地址，E用于扩展备用地址。IP地址a、b、c的有效范围如下:

类别网络号/占用主机号/占用使用

A 1 ~ 126/8 0 ~ 255 0 ~ 255 1 ~ 254/24国家级

B 128 ~ 191 0 ~ 255/160 ~ 255 1 ~ 254/16穿越组织

C 192 ~ 223 0 ~ 255 0 ~ 255/24 1 ~ 254/8企业组织

随着互联网应用的不断扩大，原有IPv4的弊端逐渐暴露出来，即网络号占用过多，而主机号太少，因此它能提供的主机地址越来越稀缺。目前，企业内部除了使用NAT分配预留地址之外，通常还会细分一个高级IP地址，为不同规模的用户形成多个子网。

第二，什么是子网掩码

子网掩码，也称为网络掩码、地址掩码和子网掩码，是一种位掩码，用于指示IP地址的哪些位标识主机所在的子网，哪些位标识主机。

子网掩码不能单独存在，必须与IP地址一起使用。子网掩码只有一个功能，就是把一个IP地址分成两部分:网络地址和主机地址。

子网掩码表示两个IP地址是否属于同一个子网，也是32位二进制地址。每一位对应一位，表示该位是网络位，0表示主机位。和IP地址一样，用点分十进制表示。如果两个IP地址通过计算子网掩码的位和得到相同的结果，这意味着它们属于同一个子网。

在计算子网掩码时，要注意IP地址中的预留地址，即“0”地址和广播地址，是指主机地址或网络地址都是“0”或“1”时的IP地址，它们代表本地网络地址和广播地址，一般不能算。

第三，常用的子网掩码

子网掩码有几百个，这里只介绍两个最常用的子网掩码，分别是“255.255.255.0”和“255.255.0.0”。

1.子网掩码为“255.255.255.0”的网络:

最后一个数字可以从0到255任意变化，因此可以提供256个IP地址。但实际可用的IP地址数是256-2，也就是254，因为所有主机号不能都是“0”或“1”。

2.子网掩码为“255.255.0.0”的网络:

后两个数字可以从0到255任意更改，可以提供65536个IP地址。但是，实际可用的IP地址数量减少了2，即65，534个。

IP地址的子网掩码设置不是任意的。如果子网掩码设置的太大，也就是说子网范围扩大了，那么根据子网路由规则，发送到与本地机器不在同一子网的目的机器的数据很有可能会因为判断错误而被认为在同一子网。

4.子网掩码算法

对于一个不需要细分子网的IP地址，它的子网掩码很简单，就是可以按照它的定义来写:如果一个B类IP地址是10.14.3.0，不需要细分子网，那么该IP地址的子网掩码就是255.255.0.0。如果是C类地址，则其子网掩码为255.255.255.0。其他的类比就不详细描述了。下面我们需要介绍的是一个IP地址，它的高阶主机位应该作为划分的子网网络号，剩下的就是每个子网的主机号，那么如何计算每个子网的掩码呢？

首先，使用子网数量来计算

在找到子网掩码之前，您必须找出要划分的子网数量以及每个子网所需的主机数量。

1)将子网数量转换成二进制表示

2)得到二进制的位数，为n。

3)获取IP地址的类子网掩码，将主机地址部分的前n个位置设置为1，得到对IP地址进行子网划分的子网掩码。

要将b类IP地址168.195.0.0划分为27个子网:

1)27=11011

2)二进制是五位数，N = 5

3)将B类地址的子网掩码255.255.0.0的主机地址的前5位设置为1，得到255.255.248.0

即b类IP地址168.195.0.0的子网掩码分为27个子网。

第二，使用主机数量来计算

1)将主机数量转换为二进制表示

2)如果主机数量小于等于254(注意去掉预留的两个IP地址)，则得到主机的二进制数，为n，其中确定n : 8，这意味着主机地址将占用8位以上。

3)使用255.255.255.255将此类IP地址的所有主机地址位设置为1，然后从后向前将所有N位设置为0，这是子网掩码值。

要将b类IP地址168.195.0.0分成几个子网，每个子网有700台主机:

1) 700=1010111100

2)二进制数为十位数，N = 10

3)将B类地址的子网掩码255.255.0.0的所有主机地址设置为1，得到255.255.255.255

然后，从后到前，最后10个位置被设置为0，即:1111111111111 . 111111111115 . 111111111115

也就是255.255.252.0。这是B类IP地址168.195.0.0的子网掩码，该地址将分为700台主机。

下面列出了可以用各种IP地址划分的所有子网、划分后的主机和子网数量，以及(最大)主机和子网数量。注意删除保留的IP地址(即分割后有主机位或子网位全为“0”或全为“1”):

V.例子

1.主机的IP地址是211.112.18.137，掩码是255.255.255.224。需要计算主机所在网络的网络地址和广播地址。

常规方法是:

将主机地址和子网掩码转换成二进制数，然后进行逻辑“与”运算得到网络地址。

另一种方法:

255.255.255.224的掩码包含256-224 = 32个IP地址(包括网络地址和广播地址)，因此带有此掩码的网络地址必须是32的倍数。网络地址是子网IP地址的开头，广播地址是结尾，可用主机地址在这个范围内，所以只有128略小于137，是32的倍数，所以得出网络地址是211.112.18.128。而广播地址就是下一个网络的网络地址减1。32的下一个倍数是160，所以你可以得到广播地址是211.112.18.159。

2.根据每个网络中的主机数量规划子网地址并计算子网掩码。

例如，如果一个子网有10台主机，则该子网所需的IP地址为:

10+1+1+1=13

注意:添加的第一个是指该网络连接所需的网关地址，接下来的两个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)，所以主机位是4位。和

256-16=240

所以子网掩码是255.255.255.240。

如果一个子网中有14台主机，很多人往往会犯这样的错误，仍然分配16个地址空的子网，忘记给网关分配地址。这是错误的，因为:

14+1+1+1=17

17大于16，所以我们只能分配32个地址的子网(32等于2的5次方)空。此时，子网掩码是255.255.255.224