引言
這篇文章給大家介紹關於IP地址十進制和二進制之間的轉換、IP地址的分類、IP子網劃分、子網掩碼以及公有地址和私有地址等CCNA基礎知識。
文章目錄
0×1.二進制和十進制之間的轉換
0×2.IPv4地址分類
a.保留IP地址
b.私有地址
0×2.IP子網劃分
a.實例一
b.實例二
c.實例三
d.實例四
0×1.二進制和十進制之間的轉換
IPv4地址使用32位二進制數格式，通常使用點分十進制數來表示，如202.101.123.21,對應的二進制數就是(11001010.01100101.01111011.00010101)下面是這個二進制和十進制之間的轉換方法；
二進制轉十進制：
11001010.01100101.01111011.00010101
第一組二進制是11001010，可以使用1×2^7+1×2^6+0×2^5+0×2^4+1×2^3+0×2^2+1×2^1+0×2^0=202，後面幾組同理，但是這樣計算太麻煩，有一個簡便方法，因爲每組二進制都是8位，而每一位對應的十進制數都是不變的；
比如：二進制11111111等於128+64+32+16+8+4+2+1=255，而我們只要記住這八位從大到小的對應的十進制就可以了（128、64、32、16、8、4、2、1），11001010就可以直接得出128+64+8+2=202，10000001=128+1=129，00010101=16+4+1=21；
十進制轉換二進制：
202.101.123.21
可以使用短除法除以2直到商0，比如
202/2=101餘0
101/2=50餘1
50/2=25餘0
25/2=12餘1
12/2=6餘0
6/2=3餘0
3/2=1餘1
1/2=0餘1
然後從下往上，將餘數寫出來就是11001010，也就是202的二進制形式；
實際上也有簡便方法，就是將IP地址對應的十進制數湊成（128、64、32、16、8、4、2、1）可以組合出的那個數，比如202=128+64+8+2，按照十進制數字表（128、64、32、16、8、4、2、1）從高位到低位，如果出現這個數字就填1，沒有出現這個數字就填0，很容易就能得,202就是二進制的11001010，再比如101=64+32+4+1也就是二進制的01100101；
0×2.IPv4地址分類
一個IPv4地址主要有兩部分組成：一部分用於標識該地址所屬網絡號，一部分用於標識該網絡中某個特定主機。
* IPv4將IP地址分爲5類：
A類：前8位用來標識網絡號，後面24位用來標識主機，所以每個A類網絡可以有2^24次方個IP地址，全球只有126個A類網絡，2^8-2=126(規定0不允許使用，而127被用作迴環測試地址)。A類網絡第一個字節十進制範圍是1（00000001）-126（01111110）；
B類：前16位用來標識網絡號，後16位用來標識主機，第一個字節十進制範圍從128(10000000)-191(10111111),全球共有2^14個B類網絡，每個B類網絡可以容納2^16個主機；
C類：前24位用來標識網絡號，後8位用來標識主機，第一個字節十進制範圍從192（11000000）-223（11011111），全球共有2^21個C類網絡，每個C類網絡的主機數是2^8=256個；
D類：第一個字節十進制範圍從224(11100000)-239(11101111)，這類地址用於組播，全球共用2^28個組播地址；
E類：第一個字節十進制範圍從240-255，科研保留地址，共2^28個；
a.保留IP地址
每個網絡中實際可容納的主機數量是理論主機數量減2，這是因爲有兩個地址被保留：
網絡地址——網絡位不變，主機位全0的地址，表示網路本身，如192.168.1.0/24；
廣播地址——網絡位不變，主機位全1的地址，表示本網絡的廣播，如192.168.1.255/24（/24表示網絡位是24位，也就是子網掩碼爲255.255.255.0）；
b.私有地址
RFC1918規定了三段私有地址，作爲內部組網使用，分爲三類：
A類：10.0.0.0—10.255.255.255（共2^24個）
B類：172.16.0.0—172.31.255.255（共2^20個）
C類：192.168.0.0—192.168.255.255（共2^16個）
Internet上的路由不會配置這些IP地址，如果有去往這些私有地址的數據包，會被路由丟棄。
有了這些私有地址段，一些組織或團體對外只需要一個公網IP，通過端口地址轉換（PAT）讓內外網進行通信，如今互聯網上的IPv4地址仍然沒有被消耗盡，私有地址功不可沒。
0×2.IP子網劃分
a.實例一
四臺PC的IP地址如下圖，他們連接在一臺交換機上，交換機工作正常，設備之間連線沒有問題，如何讓它們之間都可以正常互訪？（不考慮防火牆等因素）
問題分析：上圖中A、B、C、D的網絡位都是24位(子網掩碼255.255.255.0)，那麼A和B同處在一個子網192.168.1.0，而C和D處在一個子網192.168.2.0，這個時候A和B能夠互訪，C和D能夠互訪，而AB和CD之間無法互訪。
方法一：將他們改成一個子網，可以將C和D都改成192.168.1.0/24子網，反之可以將AB都改成192.168.2.0/24子網，這樣四臺計算機處於相同的子網中，可以相互通信。
方法二：修改四臺PC的子網掩碼爲/22(255.255.252.0),這樣他們同處在192.168.0.0子網中。
方法三：將中間的二層交換機換成三層交換機，並將A和B劃分到一個VLAN裏面，給這個VLAN分配一個IP地址192.168.1.254，將A和B的默認網關改成192.168.1.254，同時將C和D劃分到另外一個VLAN給這個VLAN分配一個IP地址192.168.2.254，將C和D的默認網關改成192.168.2.254，這樣通過三層交換機路由模塊將兩個不同網段連接起來，實現互訪。
b.實例二
某個C類網絡地址被某公司申請，網絡地址是202.1.1.0/24，該公司有5個項目組，每個項目組有28臺計算機，問：僅使用202.1.1.0/24，如何將這5個項目組分配到不同子網中？
問題分析：202.1.1.0/24屬於C類地址，前24位是服務商提供，不能改變，所以只能調整後8位主機位，有5個項目組，所以需要從後8位中借出至少3位(2^3=8)可以分成8個子網，而剩餘的5位（2^5=32）能容納32-2=30臺計算機，剛好符合5個項目組，每個項目組只有28臺PC的情況。
從主機位中借出三位，網絡位變成24+3=27位，子網掩碼爲 255.255.255.224
借出的三位可以組合成下面8種形式：
000
001
010
011
100
101
110
111
加上固定的前24位，轉換成十進制就是：
202.1.1.0/27
202.1.1.32/27
202.1.1.64/27
202.1.1.96/27
202.1.1.128/27
202.1.1.160/27
202.1.1.192/27
202.1.1.224/27
在Cisco-CCNA考試中默認是不支持全0和全1的子網的，除非特別說明。
公司只有5個項目組，在不使用全0和全1的子網的前提下(不使用202.1.1.0/27和202.1.1.224/27)，劃分如下：
IP範圍202.1.1.32-202.1.1.63，子網202.1.1.32，網關202.1.1.33，子網廣播202.1.1.63，可用IP從34-62，掩碼/27
IP範圍202.1.1.64-202.1.1.95，子網202.1.1.64，網關202.1.1.65，子網廣播202.1.1.95，可用IP從66-94，掩碼/27
IP範圍202.1.1.96-202.1.1.127，子網202.1.1.96，網關202.1.1.96，子網廣播202.1.1.127，可用IP從97-126，掩碼/27
IP範圍202.1.1.128-202.1.1.159，子網202.1.1.128，網關202.1.1.129，子網廣播202.1.1.159，可用IP從130-158，掩碼/27
IP範圍202.1.1.160-202.1.1.191，子網202.1.1.160，網關202.1.1.161，子網廣播202.1.1.191，可用IP從162-190，掩碼/27
IP範圍202.1.1.192-202.1.1.223，子網202.1.1.192，網關202.1.1.193，子網廣播202.1.1.223，可用IP從194-222，掩碼/27 (暫時沒有使用)
c.實例三
一臺計算機的IP和子網掩碼是192.168.1.160/26，問：這臺計算機所在子網、子網廣播、子網中第一個可用IP、子網中最後一個IP、子網一共有多少IP可用？
其實這個例子在經常劃分子網的高手眼裏幾乎就是一眼能看出來，但是爲了讓新手朋友能夠很好的理解，下面給出一個比較通用的步驟：
上圖中，Host對應的是主機IP的二進制表示，Mask是子網掩碼的二進制表示，子網掩碼26位，所以主機位全0的就是子網地址Subnet，換算成十進制就是（192.168.1.128），主機位全1的就是廣播地址Broadcast，換算成十進制就是（192.168.1.191）,而子網中第一個IP地址就是（192.168.1.129），最後一個IP地址自然就是（192.168.1.190），子網中一共2^6-2=62個IP地址可用。
d.實例四
將下面這組C類IP地址彙總成一條IP地址：
192.168.1.1/24
192.168.2.1/24
192.168.3.1/24
192.168.4.1/24
彙總可以減小路由表的大小，彙總的方法就是將需要彙總的IP轉換成二進制，將共同的部分取出來，然後在根據共同的部分佔用的位數來寫出子網掩碼。上面的4個IP地址轉換成二進制如下圖：
不難看出，紅線前面的部分對於四個IP地址來說是相同的，一共21位，所以這組IP彙總後的IP是（192.168.0.0/21）
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