IP、子網的詳述 ——IP分類、網關地址,子網掩碼、子網作用

IP地址  

   在Internet上連接的所有計算機,從大型機到微型計算機都是以獨立的身份出現,我們稱它爲主機。爲了實現各主機間的通信,每臺主機都必須有一個唯一的網絡地址。就好像每一個住宅都有唯一的門牌一樣,才不至於在傳輸資料時出現混亂。

  Internet的網絡地址是指連入Internet網絡的計算機的地址編號。所以,在Internet網絡中,網絡地址唯一地標識一臺計算機。
  我們都已經知道,Internet是由幾千萬臺計算機互相連接而成的。而我們要確認網絡上的每一臺計算機,靠的就是能唯一標識該計算機的網絡地址,這個地址就叫做IP(Internet Protocol的簡寫)地址,即用Internet協議語言表示的地址。
  目前,在Internet裏,IP地址是一個32位的二進制地址,爲了便於記憶,將它們分爲4組,每組8位,由小數點分開,用四個字節來表示,而且,用點分開的每個字節的數值範圍是0~255,如202.116.0.1,這種書寫方法叫做點數表示法。

地址分類

  IP地址可確認網絡中的任何一個網絡和計算機,而要識別其它網絡或其中的計算機,則是根據這些IP地址的分類來確定的。一般將IP地址按節點計算機所在網絡規模的大小分爲A,B,C三類,默認的網絡屏蔽是根據IP地址中的第一個字段確定的。
  1. A類地址
  A類地址的表示範圍爲:1.0.0.1~126.255.255.255,默認網絡屏蔽爲:255.0.0.0;A類地址分配給規模特別大的網絡使用。A類網絡用第一組數字表示網絡本身的地址,後面三組數字作爲連接於網絡上的主機的地址。分配給具有大量主機(直接個人用戶)而局域網絡個數較少的大型網絡。例如IBM公司的網絡。
  127.0.0.0到127.255.255.255是保留地址,用做循環測試用的。
  0.0.0.0到0.255.255.255也是保留地址,用做表示所有的IP地址。
  一個A類IP地址由1字節(每個字節是8位)的網絡地址和3個字節主機地址組成,網絡地址的最高位必須是“0”,即第一段數字範圍爲1~127。每個A類地址理論上可連接16777214<256*256*256-2>臺主機(-2是因爲主機中要用去一個網絡號和一個廣播號),Internet有126個可用的A類地址。A類地址適用於有大量主機的大型網絡。
  2. B類地址
  B類地址的表示範圍爲:128.0.0.1~191.255.255.255,默認網絡屏蔽爲:255.255.0.0;B類地址分配給一般的中型網絡。B類網絡用第一、二組數字表示網絡的地址,後面兩組數字代表網絡上的主機地址。
  169.254.0.0到169.254.255.255是保留地址。如果你的IP地址是自動獲取IP地址,而你在網絡上又沒有找到可用的DHCP服務器,這時你將會從169.254.0.0到169.254.255.255中臨時獲得一個IP地址。
  一個B類IP地址由2個字節的網絡地址和2個字節的主機地址組成,網絡地址的最高位必須是“10”,即第一段數字範圍爲128~191。每個B類地址可連接65534(2^16-2, 因爲主機號的各位不能同時爲0,1)臺主機,Internet有16383(2^14-1)個B類地址(因爲B類網絡地址128.0.0.0是不指派的,而可以指派的最小地址爲128.1.0.0[COME06])。
  3. C類地址
  C類地址的表示範圍爲:192.0.0.1~223.255.255.255,默認網絡屏蔽爲:255.255.255.0;C類地址分配給小型網絡,如一般的局域網,它可連接的主機數量是最少的,採用把所屬的用戶分爲若干的網段進行管理。C類網絡用前三組數字表示網絡的地址,最後一組數字作爲網絡上的主機地址。
  一個C類地址是由3個字節的網絡地址和1個字節的主機地址組成,網絡地址的最高位必須是“110”,即第一段數字範圍爲192~223。每個C類地址可連接254臺主機,Internet有2097152個C類地址段(32*256*256),有532676608個地址(32*256*256*254)。
  RFC 1918留出了3塊IP地址空間(1個A類地址段,16個B類地址段,256個C類地址段)作爲私有的內部使用的地址。在這個範圍內的IP地址不能被路由到Internet骨幹網上;Internet路由器將丟棄該私有地址。
  IP地址類別 RFC 1918內部地址範圍
  A類 10.0.0.0到10.255.255.255
  B類 172.16.0.0到172.31.255.255
  C類 192.168.0.0到192.168.255.255
  使用私有地址將網絡連至Internet,需要將私有地址轉換爲公有地址。這個轉換過程稱爲網絡地址轉換(Network Address Translation,NAT),通常使用路由器來執行NAT轉換。
  實際上,還存在着D類地址和E類地址。但這兩類地址用途比較特殊,在這裏只是簡單介紹一下:
  D類地址不分網絡地址和主機地址,它的第1個字節的前四位固定爲1110。D類地址範圍:224.0.0.1到239.255.255.254 。D類地址用於多點播送。D類地址稱爲廣播地址,供特殊協議向選定的節點發送信息時用。
  E類地址保留給將來使用。
  連接到Internet上的每臺計算機,不論其IP地址屬於哪類都與網絡中的其它計算機處於平等地位,因爲只有IP地址纔是區別計算機的唯一標識。所以,以上IP地址的分類只適用於網絡分類。
  在Internet中,一臺計算機可以有一個或多個IP地址,就像一個人可以有多個通信地址一樣,但兩臺或多臺計算機卻不能共享一個IP地址。如果有兩臺計算機的IP地址相同,則會引起異常現象,無論哪臺計算機都將無法正常工作。
  順便提一下幾類特殊的IP地址:
  1. 廣播地址目的端爲給定網絡上的所有主機,一般主機段爲全1
  2. 單播地址目的端爲指定網絡上的單個主機地址
  3. 組播地址目的端爲同一組內的所有主機地址
  4. 環回地址127.0.0.1 在環回測試和廣播測試時會使用

網關地址

  若要使兩個完全不同的網絡(異構網)連接在一起,一般使用網關,在Internet中兩個網絡也要通過一臺稱爲網關的計算機實現互聯。這臺計算機能根據用戶通信目標計算機的IP地址,決定是否將用戶發出的信息送出本地網絡,同時,它還將外界發送給屬於本地網絡計算機的信息接收過來,它是一個網絡與另一個網絡相聯的通道。爲了使TCP/IP協議能夠尋址,該通道被賦予一個IP地址,這個IP地址稱爲網關地址。

注意事項

  內部地址和外部地址在局域網的IP地址分配中,並沒有區別,都可以使用。
  在局域網的IP地址分配中,子網屏蔽的“1”部分只要和對應的IP地址分類規定的前幾個二進制數一致即可。

子網劃分

  若公司不上Internet,那一定不會煩惱IP地址的問題,因爲可以任意使用所有的IP地址,不管是A類或是B類,這個時候不會想到要用子網,但若是上Internet那IP地址便彌足珍貴了,目前全球一陣Internet熱,IP地址已經愈來愈少了,而所申請的IP地址目前也趨飽和,而且只有經申請的IP地址能在Internet使用,但對某些公司只能申請到一個C類的IP地址,但又有多個點需要使用,那這時便需要使用到子網,這就需要考慮子網的劃分,下面簡介子網的原理及如何規劃。

    子網掩碼(Subnet Mask)

  設定任何網絡上的任何設備不管是主機、個人電腦、路由器等皆需要設定IP地址,而跟隨着IP地址的是所謂的子網掩碼(NetMask,Subnet Mask),這個子網掩碼主要的目的是由IP地址中也能獲得網絡編碼,也就是說IP地址和子網掩碼合作而得到網絡編碼,如下所示:
  IP地址
  192.10.10.6         11000000.00001010.00001010.00000110
  子網掩碼
  255.255.255.0     11111111.11111111.11111111.00000000
  AND                     (位與 &)
  -------------------------------------------------------------------
  Network Number
  192.10.10.0         11000000.00001010.00001010.00000000
  子網掩碼有所謂的默認值,如下所示
  類 IP地址範圍 子網掩碼
  A 1.0.0.0-126.255.255.255 255.0.0.0
  B 128.0.0.0-191.255.255.255 255.255.0.0
  C 192.0.0.0-223.255.255.255 255.255.255.0
  在預設的子網掩碼(Net Mask)都只有255的值,在談到子網掩碼(Subnet Mask)時這個值便不一定是255了。在完整一組C類地址中如203.67.10.0-203.67.10.255 子網掩碼255.255.255.0,203.67.10.0稱之網絡編碼(Network Number,將IP 地址和子網掩碼作和),而203.67.10.255是廣播的IP地址,所以這兩者皆不能使用,實際只能使用203.67.10.1--203.67.10.254等254個IP地址,這是以255.255.255.0作子網掩碼的結果,而所謂Subnet Msk尚可將整組C類地址分成數組網絡編碼,這要在子網掩碼上作手腳,若是要將整組C類地址分成2個網絡編碼那子網掩碼設定爲255.255.255.128,若是要將整組C類分成8組網絡編碼則子網掩碼要爲255.255.255.224,這是怎麼來的,由以上知道網絡編碼是由IP地址和子網掩碼作AND而來的,而且將子網掩碼以二進制表示法知道是1的會保留,而爲0的去掉
  192.10.10.193--11000000.00001010.00001010.11000001
  255.255.255.0--11111111.11111111.11111111.00000000
  --------------------------------------------------------------
  192.10.10.0--11000000.00001010.00001010.00000000
  以上是以255.255.255.0爲子網掩碼的結果,網絡編碼是192.10.10.0,若是使用255.255.255.224作子網掩碼結果便有所不同
  192.10.10.193--11000000.00001010.00001010.11000001
  255.255.255.224--11111111.11111111.11111111.11100000
  --------------------------------------------------------------
  192.10.10.192--11000000.00001010.00001010.11000000
  此時網絡編碼變成了192.10.10.192,這便是子網那要如何決定所使用的子網掩碼,255.255.255.224以二進制表示法爲11111111.11111111.11111111.11100000,變化是在最後一組,11100000便是224,以三個位(Bit)可表示2的3次方便是8個網絡編碼
  子網掩碼二進制表示法可分幾個網絡
  255.255.255.011111111.11111111.11111111.000000001
  255.255.255.128
  11111111.11111111.11111111.100000002
  255.255.255.192
  11111111.11111111.11111111.110000004
  255.255.255.224
  11111111.11111111.11111111.111000008
  255.255.255.240
  11111111.11111111.11111111.1111000016
  255.255.255.248
  11111111.11111111.11111111.1111100032
  255.255.255.252
  11111111.11111111.11111111.1111110064
  以下使用255.255.255.224將C類地址203.67.10.0分成8組網絡編碼,各個網絡編碼及其廣播IP地址及可使用之IP地址序號網絡編碼廣播可使用之IP地址
  (1)203.67.10.0--203.67.10.31
  203.67.10.1--203.67.10.30
  (2)203.67.10.32--203.67.10.63
  203.67.10.33--203.67.10.62
  (3)203.67.10.64--203.67.10.95
  203.67.10.65--203.67.10.94
  (4)203.67.10.96--203.67.10.127
  203.67.10.97--203.67.10.126
  (5)203.67.10.128--203.67.10.159
  203.67.10.129--203.67.10.158
  (6)203.67.10.160--203.67.10.191
  203.67.10.161--203.67.10.190
  (7)203.67.10.192--203.67.10.223
  203.67.10.193--203.67.10.222
  (8)203.67.10.224--203.67.10.255
  203.67.10.225--203.67.10.254
  可驗證所使用的IP地址是否如上表所示
  203.67.10.115--11001011.01000011.00001010.01110011
  255.255.255.224--11111111.11111111.11111111.11100000
  --------------------------------------------------------------
  203.67.10.96--11001011.01000011.00001010.01100000
  203.67.10.55--11001011.01000011.00001010.00110111
  255.255.255.224--11111111.11111111.11111111.11100000
  --------------------------------------------------------------
  203.67.10.32--11001011.01000011.00001010.00100000
  其它的子網掩碼所分成的網絡編碼可自行以上述方法自行推演出來。

    子網作用

  使用子網是要解決只有一組C類地址但需要數個網絡編碼的問題,並不是解決IP地址不夠用的問題,因爲使用子網反而能使用的IP地址會變少,子網通常是使用在跨地域的網絡互聯之中,兩者之間使用路由器連線,同時也上Internet,但只申請到一組C 類IP地址,過路由又需不同的網絡,所以此時就必須使用到子網,當然二網絡間也可以遠程橋接(Remote Bridge,字面翻譯)連接,那便沒有使用子網的問題。
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