IP地址與子網路遮罩知識

IP地址與網路分類
(1)IP地址
不同的物理網路技術有不同的編址方式；不同物理網路中的主機，有不同的物理網路地址。網間技術是將不同物理網路技術統一起來的高層軟體技術。網間技術採用一種全域通用的地址格式，為全網的每一網路和每一主機都分配一個網間地址，以此屏蔽物理網路地址的差異。IP協議提供一種全網間通用的地址格式，並在統一管理下進行地址分配，保證一個地址對應一台網間主機（包括網關），這樣物理地址的差異被IP層所屏蔽。IP層所用到的地址叫做網間地址，又叫IP地址。它由網路號和主機號兩部分組成，統一網路內的所有主機使用相同的網路號，主機號是唯一的。IP地址是一個32為的位元，分成4個欄位，每個欄位8位。
(2)三類主要的網路地址
　　我們知道，從LAN到WAN，不同種類網路規模相差很大，必須區別對待。因此按網路規模大小，將網路地址分為主要的三類，如下：
　　A類：
0 1 2 3 8 16 24
　　3 1 0網路號主機號
B類：1 0網路號主機號
　　C類：1 1 0網路號主機號
　　A類地址用於少量的（最多27個）主機數大於216的大型網，每個A類網路可容納最多224台主機；B類地址用於主機數介於28～216之間數量不多不少的中型網，B類網路最多214個；C類地址用於每個網路只能容納28台主機的大量小型網，C類網路最多221個。
　　除了以上A、B、C三個主類地址外，還有另外兩類地址，如下：
　　D類：1 1 1 0多目地址
　　E類：1 1 1 1 0留待後用
　　其中多目地址（multicast address）是比廣播位址稍弱的多點傳送地址，用於支援多目傳輸技術。E類地址用於將來的擴充之用。
　　(3)TCP/IP規定網路地址
　　除了一般地標識一台主機外，還有幾種具有特殊意義的特殊形式。
　　*廣播位址
　　TCP/IP規定，主機號全為“1”的網路地址用於廣播之用，叫做廣播位址。所謂廣播，指同時向網上所有主機發送報文。
　　*有限廣播
　　前面提到的廣播位址包含一個有效網路號和主機號，技術上稱為直接廣播（directed boradcasting）地址。在網間網上的任何一點均可向其他任何網路進行直接廣播，但直接廣播有一個缺點，就是要知道信宿網路的網路號。
　　有時需要在本網路內部廣播，但又不知道本網路網路號。TCP/IP規定，32位元全為“1”的網間網地址用於本網廣播，該地址叫做有限廣播位址（limited broadcast address）。
　　*“0”地址
　　TCP/IP協議規定，各位全為“0”的網路號被解釋成“本”網路。
　　*傳回位址
　　A類網路地址127是一個保留地址，用於網路軟體測試以及本地機處理序間通訊，叫做傳回位址（loopback address）。無論什麼程式，一旦使用傳回位址發送資料，協議軟體立即返回之，不進行任何網路傳輸。
　　TCP/IP協議規定，一、含網路號127的分組不能出現在任何網路上；二、主機和網關不能為該地址廣播任何尋徑資訊。由以上規定可以看出，主機號全“0”全“1”的地址在TCP/IP協議中有特殊含義，不能用作一台主機的有效地址。
二、子網路遮罩
(1)子網TCP/IP網間網技術產生於大型主流機環境中，它能發展到今天的規模是當初的設計者們始料未及的。網間網規模的迅速擴充對IP地址模式的威脅並不是它不能保證主機地址的唯一性，而是會帶來兩方面的負擔：第一，巨大的網路地址管理開銷；第二，網關尋徑急劇膨脹。其中第二點尤為突出，尋徑表的膨脹不僅會降低網關尋徑效率（甚至可能使尋徑表溢出，從而造成尋徑故障），更重要的是將增加內外部路徑重新整理時的開銷，從而加重網路負擔。
　　因此，迫切需要尋求新的技術，以應付網間網規模增長帶來的問題。仔細分析發現，網間網規模的增長在內部主要表現為網路地址的增減，因此解決問題的思路集中在：如何減少網路地址。於是IP網路地址的多重複用技術應運而生。
　　通過複用技術，使若干物理網際網路共用同一IP網路地址，無疑將減少網路地址數。
　　子網編址（subnet addressing）技術，又叫子網尋徑（subnetrouting），英文簡稱subnetting，是最廣泛使用的IP網路地址複用方式，目前已經標準化，並成為IP地址模式的一部分。
　　一般的，32位的IP地址分為兩部分，即網路號和主機號，我們分別把他們叫做IP地址的“網間網部分”和“本地部分”。子網編址技術將本地部分進一步劃分為“物理網路”部分和“主機”部分，
　　網間網部分物理網路主機
　　網間網部分.本地部分
　　其中“物理網路”用於標識同一IP網路地址下的不同物理網路，既是“子網”。
　　(2)子網路遮罩IP協議標準規定：每一個使用子網的網點都選擇一個32位的位元模式，若位元模式中的某位置1，則對應IP地址中的某位為網路地址（包括網間網部分和物理網路號）中的一位；若位元模式中的某位置0，則對應IP地址中的某位為主機地址中的一位。例如位元模式：11111111 11111111 11111111 00000000中，前三個位元組全1，代表對應IP地址中最高的三個位元組為網路地址；後一個位元組全0，代表對應IP地址中最後的一個位元組為主機地址。這種位元模式叫做子網模（subnet mask）或“子網路遮罩”。
　　為了使用的方便，常常使用“點分整數標記法”來表示一個IP地址和子網路遮罩，例如B類地址子網路遮罩（11111111 11111111 11111111 00000000）為：
　　255.255.25.0 IP協議關於子網路遮罩的定義提供一種有趣的靈活性，允許子網路遮罩中的“0”和“1”位不連續。但是，這樣的子網路遮罩給分配主機地址和理解尋徑表都帶來一定困難，並且，極少的路由器支援在子網中使用低序或無序的位，因此在實際應用中通常各網點採用連續方式的子網路遮罩。像255.255.255.64和255.255.255.160等一類的子網路遮罩不推薦使用。
　　(3)子網路遮罩與IP地址子網路遮罩與IP地址結合使用，可以區分出一個網路地址的網路號和主機號。
　　例如：有一個C類地址為：
　　192．9．200．13其預設的子網路遮罩為：
　　255．255．255．0則它的網路號和主機號可按如下方法得到：將IP地址192．9．200．13轉換為二進位11000000 00001001 11001000 00001101
將子網路遮罩255．255．255．0轉換為二進位11111111 11111111 11111111 00000000
將兩個位元邏輯與（AND）運算後得出的結果即為網路部分11000000 00001001 11001000 00001101 AND 11111111 11111111 11111111 00000000 11000000 00001001 11001000 00000000結果為192.9.200.0，即網路號為192.9.200.0。
將子網路遮罩取反再與IP地址邏輯與（AND）後得到的結果即為主機部分11000000 00001001 11001000 00001101 AND 00000000 00000000 00000000 11111111 00000000 00000000 00000000 00001101結果為0.0.0.13，即主機號為13。　　
　　(4)子網路遮罩與IP地址子網路遮罩與IP地址結合使用，可以區分出一個網路地址的網路號和主機號。
　　例如：有一個C類地址為：
　　192．9．200．13 其預設的子網路遮罩為：
　　255．255．255．0 則它的網路號和主機號可按如下方法得到：
將IP地址192．9．200．13轉換為二進位11000000 00001001 11001000 00001101
將子網路遮罩255．255．255．0轉換為二進位11111111 11111111 11111111 00000000
將兩個位元邏輯與（AND）運算後得出的結果即為網路部分11000000 00001001 11001000 00001101 AND 11111111 11111111 11111111 00000000 11000000 00001001 11001000 00000000結果為192.9.200.0，
即網路號為192．9．200．0。
將子網路遮罩取反再與IP地址邏輯與（AND）後得到的結果即為主機部分11000000 00001001 11001000 00001101 AND 00000000 00000000 00000000 11111111 00000000 00000000 00000000 00001101 結果為0.0.0.13，即主機號為13。
　　三、子網劃分與執行個體根據以上分析，建議按以下步驟和執行個體定義子網路遮罩。
　　1、將要劃分的子網數目轉換為2的m次方。如要分8個子網，8=23。
　　2、取上述要劃分子網數的2的m次方的冪。如23，即m=3。
　　3、將上一步確定的冪m按高序佔用主機地址m位後轉換為十進位。如m為3 則是11100000，轉換為十進位為224，即為最終確定的子網路遮罩。如果是C類網，則子網路遮罩為255.255.255.224；如果是B類網，則子網路遮罩為255.255.224.0；如果是C類網，則子網路遮罩為255.224.0.0。
　　在這裡，子網個數與佔用主機地址位元有如下等式成立：2m=n。其中，m表示佔用主機地址的位元；n表示劃分的子網個數。根據這些原則，將一個C類網路分成4個子網。若我們用的網路號為192．9．200，則該C類網內的主機IP地址就是192.9.200.1～192.9.200.254（因為全“0”和全“1”的主機地址有特殊含義，不作為有效IP地址），現將網路劃分為4個部分，按照以上步驟：
　　4=22，取22的冪，即2，則二進位為11，佔用主機地址的高序位即為11000000，轉換為十進位為192。這樣就可確定該子網路遮罩為：192.9.200.192，4個子網的IP位址範圍分別為：
　　二進位十進位
11000000 00001001 11001000 00000001 11000000 00001001 11001000 00111110 192．9．200．1
192．9．200．62
11000000 00001001 11001000 01000001 11000000 00001001 11001000 01111110 192．9．200．65
192．9．200．126
11000000 00001001 11001000 10000001 11000000 00001001 11001000 10111110 192．9．200．129
192．9．200．190
11000000 00001001 11001000 11000001 11000000 00001001 11001000 11111110 192．9．200．193
192．9．200．254
　　在此列出A、B、C三類網路子網數目與子網路遮罩的轉換表，以供參考。
A類：
子網數目 佔用位元　　　　子網路遮罩　　　　子網中主機數
　2　　　　　1　　　　255．128．0．0　　　　8,388,606
　4　　　　　2　　　　255．192．0．0　　　　4,194,302
　8　　　　　3　　　　255．224．0．0　　　　2,097,150
　16　　　　 4　　　　255．240．0．0　　　　1,048,574
　32　　　　 5　　　　255．248．0．0　　　　524,286
　64　　　　 6　　　　255．252．0．0　　　　262,142
　128　　　　7　　　　255．254．0．0　　　　131,070
　128　　　　8　　　　255．255．0．0　　　　65,534
B類：
子網數目 佔用位元　　　　子網路遮罩　　　　子網中主機數
　2　　　　　1　　　　255．255．128．0　　　32,766
　4　　　　　2　　　　255．255．192．0　　　16,382
　8　　　　　3　　　　255．255．224．0　　　8,190
　16　　　　 4　　　　255．255．240．0　　　4,094
　32　　　　 5　　　　255．255．248．0　　　2,046
　64　　　　 6　　　　255．255．252．0　　　1,022
　128　　　　7　　　　255．255．254．0　　　510
　256　　　　8　　　　255．255．255．0　　　254
C類：
子網數目 佔用位元　　　　子網路遮罩　　　　子網中主機數
　2　　　　　1　　　　255．255．255．128　　　126
　4　　　　　2　　　　255．255．255．192　　　62
　8　　　　　3　　　　255．255．255．224　　　30
　16　　　　 4　　　　255．255．255．240　　　14
　32　　　　 5　　　　255．255．255．248　　　6
　64　　　　 6　　　　255．255．255．252　　　2
子網路遮罩和ip地址的關係
子網路遮罩是用來判斷任意兩台電腦的IP地址是否屬於同一子網路的根據。
最為簡單的理解就是兩台電腦各自的IP地址與子網路遮罩進行AND運算後，如果得出的結果是相同的，則說明這兩台電腦是處於同一個子網路上的，可以進行直接的通訊。就這麼簡單。
請看以下樣本：
運算示範之一：aa
I P 地址　 192.168.0.1
子網路遮罩　 255.255.255.0
AND運算
轉化為二進位進行運算：
I P 地址　11010000.10101000.00000000.00000001
子網路遮罩　11111111.11111111.11111111.00000000
AND運算
　　　　　11000000.10101000.00000000.00000000
轉化為十進位後為:192.168.0.0,運算示範之二：
I P 地址　 192.168.0.254,子網路遮罩　 255.255.255.0,AND運算
轉化為二進位進行運算：
I P 地址:11010000.10101000.00000000.11111110
子網路遮罩:11111111.11111111.11111111.00000000
AND運算:11000000.10101000.00000000.00000000
轉化為十進位後為：192.168.0.0
運算示範之三：
I P 地址　 192.168.0.4,子網路遮罩　 255.255.255.0 ,AND運算,轉化為二進位進行運算：
I P 地址　11010000.10101000.00000000.00000100
子網路遮罩　11111111.11111111.11111111.00000000
AND運算
　　　　　11000000.10101000.00000000.00000000
轉化為十進位後為：192.168.0.0
　　通過以上對三組電腦IP地址與子網路遮罩的AND運算後，我們可以看到它運算結果是一樣的。均為192.168.0.0
　　所以電腦就會把這三台電腦視為是同一子網路，然後進行通訊的。我現在單位使用的Proxy 伺服器，內部網路就是這樣規劃的。
也許你又要問，這樣的子網路遮罩究竟有多少了IP地址可以用呢？你可以這樣算。
根據上面我們可以看出，區域網路內部的ip地址是我們自己規定的（當然和其他的ip地址是一樣的），這個是由子網路遮罩決定的通過對255.255.255.0的分析。可得出：
　　前三位IP碼由分配下來的數字就只能固定為192.168.0　　所以就只剩下了最後的一位了，那麼顯而易見了，ip地址只能有（2的8次方-1），即256-1=255一般末位為0或者是255的都有其特殊的作用。
那麼你可能要問了:如果我的子網路遮罩不是255.255.255.0呢？你也可以這樣做啊假設你的子網路遮罩是255.255.128.0
那麼你的區域網路內的ip地址的前兩位肯定是固定的了（什麼，為什麼是固定的？你看上邊不就明白了嗎？·#￥）
這樣，你就可以按照下邊的計算來看看同一個子網內到底能有多少台機器
1、十進位128 = 二進位1000 0000
2、IP碼要和子網路遮罩進行AND運算
3、I P 地址　00010000.01001001.1*******.********
子網路遮罩　11111111.11111111.10000000.00000000
AND運算00010000.01001001.10000000.00000000
轉化為十進位後為：
　　　　　　16 . 73 . 128 . 0
4、可知我們內部網可用的IP地址為：00010000.01001001.10000000.00000000　　　　　　　到00010000.01001001.11111111.11111111
5、轉化為十進位：
16.73.128.0 到 16.73.255.255
6、0和255通常作為網路的內部特殊用途。通常不使用。
7、於是最後的結果如下：我們單位所有可用的IP地址為：
192.168.128.1-192.168.128.254
192.168.129.1-192.168.129.254
. . . . . . . . . . . . .
192.168.142.1-192.168.142.254
192.168.143.1-192.168.143.254
. . . . . . . . . . . . .
192.168.254.1-192.168.254
192.168.255.1-192.168.255.254
8、總數為(255-128+1)*(254-1+1) =128 * 254 = 32512
FAINT!!!!@#!@把我們公司都買了還買不了這麼多的機器呢！·￥！·#
9、看看的結果是否正確
　　(1)、設定IP地址為192.168.128.1
　　　　Ping 192.168.129.233通過測試
　　　　訪http://192.168.129.233可以顯示出首頁
　　(2)、設定IP地址為192.168.255.254
　　　　Ping 192.168.129.233通過測試
　　　　訪http://192.168.129.233可以顯示出首頁
10、結論
　　以上證明我們的結論是對的。
現在你就可以看你的子網中能有多少台機器了
255.255.255.128
分解：11111111.11111111.11111111.1000000
所以你的內部網路的ip地址只能是xxxxxxxx.xxxxxxxx.xxxxxxxx.00000000到xxxxxxxx.xxxxxxxx.xxxxxxxx.01111111