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IP地址与子网划分

时间:2023-10-15 22:11:08浏览次数:34  
标签:子网 主机 地址 192.168 255.255 划分 网络地址 IP地址

IP地址与子网划分

1. IP地址

1.1 为什么用IP地址,不用MAC地址?

因为MAC地址由48位二进制数(12位16进制数)组成,这使得MAC地址太复杂,太难记,太难用了;而IPv4地址由32位二进制数(4位十进制数)组成,相对MAC地址使用更加方便


1.2 IP地址的作用?

IP地址是逻辑地址,MAC地址是物理地址,真实存在的,IP地址是用来确定主机目前在网络中的位置


1.3 IP地址的格式

IP地址是由4个点分十进制数组成,X.X.X.X

每一个十进制由8位二进制数组成,每一个十进制数的范围:0-255

IP地址的范围:0.0.0.0 - 255.255.255.255


1.4 为什么IP地址需要分类?

因为ip地址一共有2^32=42亿9千万≈43亿,如此多的IP地址需要分类才能方便管理,所以IP地址分为A,B,C,D,E五类


1.5 IP地址的分类(有类编址)及组成

IP地址由网络号主机号组成

IP地址分类 标识号 网络号 主机号
A 0 0XXX XXXX XXXX XXXX.XXXX XXXX.XXXX XXXX
B 10 10XX XXXX.XXXX XXXX XXXX XXXX.XXXX XXXX
C 110 110X XXXX.XXXX XXXX.XXXX XXXX XXXX XXXX
D 1110
E 11110

IP地址分类 网络数 主机数 所有IP地址范围
A 2^(8-1) 2^(32-8) 0.0.0.0 - 127.255.255.255
B 2^(16-2) 2^(32-16) 128.0.0.0 - 191.255.255.255
C 2^(24-3) 2^(32-24) 192.0.0.0 - 223.255.255.255
D 224.0.0.0 - 239.255.255.255
E 240.0.0.0 - 255.255.255.255

A

标识号:0

网络号:默认8位二进制数,它是由1位标识号“0”+7位二进制组成

主机号:24(32-A类网络号)位二进制数组成

网络数:2^(8-1) = 2^7

主机数:2^(32-8) = 2^24

所有IP地址范围:0.0.0.0 - 127.255.255.255(包含公网地址+私网地址+特殊地址)

B

标识号:10

网络号:默认16位二进制数,它是由2位标识号“10”+14位二进制组成

主机号:16(32-B类网络号)位二进制数组成

网络数:2^(16-2) = 2^14

主机数:2^(32-16) = 2^16

所有IP地址范围:128.0.0.0 - 191.255.255.255(包含公网地址+私网地址+特殊地址)

C

标识号:110

网络号:默认24位二进制数,它是由3位标识号“110”+21位二进制组成

主机号:8(32-B类网络号)位二进制数组成

网络数:2^(24-3) = 2^21

主机数:2^(32-24) = 2^8

所有IP地址范围:192.0.0.0 - 223.255.255.255(包含公网地址+私网地址+特殊地址)

D

标识号:1110

所有IP地址范围:224.0.0.0 - 239.255.255.255

用途:用于组播

E

标识号:11110

所有IP地址范围:240.0.0.0 - 255.255.255.255

用途:用于科研


1.6 公网地址与私网地址

公网地址:全球可达,但是需要花钱购买

私网地址:非全球可达,但是免费使用

IP地址分类 私网地址范围
A 10.0.0.0 - 10.255.255.255
B 172.16.0.0 - 172.31.255.255
C 192.168.0.0 - 192.168.255.255

1.7 特殊地址

特殊地址 含义
0.0.0.0 任意地址
255.255.255.255 广播地址
127.0.0.1 - 127.255.255.254 本机回环地址,本机地址,用于测试本机有没有问题
224.0.0.0 - 239.255.255.255 组播地址
224.0.0.1特指所有主机,224.0.0.2特指所有路由器
169.254.X.X ① 微软内网地址
② 当主机使用dhcp协议时,如果没有dhcp服务器给你分配地址,但是主机又必须被分配一个地址,而该电脑又是微软电脑时,所系统自动169.254.X.X网段的地址,表示主机IP配置有问题

2. 子网划分

2.1 子网掩码

为什么需要子网掩码?

确定IP地址的网段,可以判断两个IP地址是否可以通信;可以自由的分配网络位


子网掩码的格式

子网掩码是由32位二进制数组成,高位为连续的1,表示一个IP地址的网络位;低位用连续的0,表示一个IP地址的主机位

A类标准的IP地址:10.0.0.1/8

B类标准的IP地址:172.16.0.1/16

C类标准的IP地址:192.168.0.1/24


例题:主机A的IP地址:192.168.1.1/24,主机B的IP地址:192.168.1.33/27,判断这两台主机是否可以直接通信,如果不能通信,哪台主机有问题

电脑判断两台主机是否通信方式

主机A的网段:拿主机A的IP地址和主机A的子网掩码进行与运算,算出主机A的网段

192.168.1.1

∧ 255.255.255.0

——————————

192.168.1.0(主机A网段)


主机B的网段:拿主机B的IP地址和主机B的子网掩码进行与运算,算出主机B的网段

192.168.1.33

∧ 255.255.255.224

——————————

192.168.1.32(主机B网段)


主机A向主机B发送信息

​ 192.168.1.33

∧ 255.255.255.0

——————————

​ 192.168.1.0

主机A:192.168.1.0(网段)

与结果:192.168.1.0(网段)

主机A向主机B发送数据,主机A肯定知道主机B的IP地址,所以主机A拿主机B的IP地址与主机A的子网掩码相与运算,与完后的地址跟主机A本身的地址在同一个网段,说明主机A可以向主机B发送数据。


主机B向主机A发送信息

​ 192.168.1.1

∧ 255.255.255.224

——————————

​ 192.168.1.0

主机B:192.168.1.32(网段)

与结果:192.168.1.0(网段)

主机B接受到主机A的数据,说明主机B知道主机A的IP地址。现在主机B向主机A发送数据,主机B会拿主机A的IP地址和主机B本身的子网掩码进行与运算,与完后的地址跟主机B本身的地址不在同一个网段,说明主机B不可以向主机A发送数据,说明主机B出现了问题。


2.2 划分子网

为什么需要划分子网 ?

因为采用定长子网掩码划分子网会导致两个问题

① 导致划分的IP地址出现冗余,出现IP地址的浪费

② 相同的部门应该接收该部门的消息,结果是相同的部门也会接收到其他部门的消息

所以采用子网划分,在标准的IP地址的基础上, 继续对主机位进行划分,这样做,节约了IP地址,避免浪费;将大网络划分成小网络,减少了广播域,保证了网络的安全


怎么进行子网划分?

采用可变长子网掩码(VLSM)技术,向主机位借位的方式,再划分更小的子网


2.3 如何进行子网划分

例1:有一个IP地址192.168.2.0/24,平均分配给四个部门使用,求四个部门的网络地址,广播地址,可用IP地址范围

确定可变长子网掩码位

默认子网掩码:24,默认主机位:8

因为分配给4个部门,所以,向主机借2位,2^2=4

可变长子网掩码:26


算出网段,IP地址与可变长子网掩码进行与运算

​ 192.168.2.0

∧ 255.255.255.192

——————————

​ 192.168.2.0(网段)


算出主机数

2(32-26)=26=64


算出每个部门的网络地址,广播地址和可用IP地址范围

部门1

网络地址:192.168.2.0

广播地址:192.168.2.63

可用IP地址范围:192.168.2.1 - 192.168.2.62

部2

网络地址:192.168.2.64

广播地址:192.168.2.127

可用IP地址范围:192.168.2.65 - 192.168.2.126

部门3

网络地址:192.168.2.128

广播地址:192.168.2.191

可用IP地址范围:192.168.2.129 - 192.168.2.190

部门4

网络地址:192.168.2.192

广播地址:192.168.2.255

可用IP地址范围:192.168.2.193 - 192.168.2.254


例2:10.10.10.0/24,平均分成6个部门,求每个部门的网络地址,广播地址,可用IP地址范围

确定可变长子网掩码位

默认子网掩码:24,默认主机位:8

因为分配给6个部门,向主机借2位,22=4,不够,所以向借3位,23=8

可变长子网掩码:27


算出网段,IP地址与可变长子网掩码进行与运算

​ 10.10.10.0

∧ 255.255.255.224

——————————

​ 10.10.10.0(网段)


算出主机数

2(32-27)=25=32


算出每个部门的网络地址,广播地址和可用IP地址范围

部门1

网络地址:10.10.10.0

广播地址:10.10.10.31

可用IP地址范围:10.10.10.1 - 10.10.10.30

部门2

网络地址:10.10.10.32

广播地址:10.10.10.63

可用IP地址范围:10.10.10.33 - 10.10.10.62

部门3

网络地址:10.10.10.64

广播地址:10.10.10.95

可用IP地址范围:10.10.10.65 - 10.10.10.94

部门4

网络地址:10.10.10.96

广播地址:10.10.10.127

可用IP地址范围:10.10.10.97 - 10.10.10.126

部门5

网络地址:10.10.10.128

广播地址:10.10.10.159

可用IP地址范围:10.10.10.129 - 10.10.10.158

部门6

网络地址:10.10.10.160

广播地址:10.10.10.191

可用IP地址范围:10.10.10.161 - 10.10.10.190


例3:192.168.1.0/24,分配给四个部门:部门一100台、部门二40台、部门三10台、部门四1台服务器,求每个部门的网络地址,主机地址,可用IP地址范围

确定可变长子网掩码位

默认子网掩码:24,默认主机位:8

因为分配给4个部门,向主机借2位,2^2=4

可变长子网掩码:26


算出网段,IP地址与可变长子网掩码进行与运算

​ 192.168.1.0

∧ 255.255.255.192

——————————

​ 192.168.1.0(网段)


算出主机数

每个网段都必须有一个网络地址、一个广播地址一共2个IP地址

部门1:100+2=102台

部门2:40+2=42台

部门3:10+2=12台

部门4:1+2=3台


算出每个部门的网络地址,广播地址和可用IP地址范围

部门1

网络地址:192.168.1.0

广播地址:192.168.1.101

可用IP地址范围:192.168.1.1 - 192.168.1.100

部门2

网络地址:192.168.1.102

广播地址:192.168.1.143

可用IP地址范围:192.168.1.103 - 192.168.1.142

部门3

网络地址:192.168.1.144

广播地址:192.168.1.155

可用IP地址范围:192.168.1.145 - 192.168.1.154

部门4

网络地址:192.168.1.156

广播地址:192.168.1.158

可用IP地址范围:192.168.1.157


例4:中国移动10.0.0.0/8,位32个省分配各自的子网,求各个省的网络地址,主机地址,可用IP地址范围和可用主机数

确定可变长子网掩码位

默认子网掩码:8,默认主机位:24

因为分配给32个省,向主机借5位,2^5=32

可变长子网掩码:13


算出网段,IP地址与可变长子网掩码进行与运算

​ 10.0.0.0

∧ 255.248.0.0

——————————

​ 10.0.0.0(网段)


算出每个省的主机数

2(32-13)=219


算出每个省份的网络地址,广播地址和可用IP地址范围(数据量太大,宕机了)

省1

网络地址:

广播地址:

可用IP地址范围:

.....................

省32

网络地址:

广播地址:

可用IP地址范围:

标签:子网,主机,地址,192.168,255.255,划分,网络地址,IP地址
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