IP地址分类与子网划分

本节内容

1.IP地址分类: 1.介绍; 2.IP分类
2.子网划分: 1.概念介绍; 2.划分原理; 3.根据网络地址和掩码计算; 4.C类网络子网划分

一、IP地址分类

1、介绍

IP地址是指互联网协议地址（英语：Internet Protocol Address，又译为网际协议地址），是IP Address的缩写。IP地址是IP协议提供的一种统一的地址格式，它为互联网上的每一个网络和每一台主机分配一个逻辑地址，以此来屏蔽物理地址的差异

IP地址是一种在Internet上的给主机编址的方式，也称为网络协议地址。常见的IP地址，分为IPv4与IPv6两大类。IPV4就是有4段数字，每一段最大不超过255。由于互联网的蓬勃发展，IP位址的需求量愈来愈大，使得IP位址的发放愈趋严格，各项资料显示全球IPv4位址可能在2005至2010年间全部发完(实际情况是在2011年2月3日IPv4位地址分配完毕）。地址空间的不足必将妨碍互联网的进一步发展。为了扩大地址空间，拟通过IPv6重新定义地址空间。IPv6采用128位地址长度。在IPv6的设计过程中除了一劳永逸地解决了地址短缺问题以外，还考虑了在IPv4中解决不好的其它问题。

IP地址是一个32位的二进制数(共有2^32个IP地址)，通常被分割为4段“8位二进制数”（也就是4个字节），转换成用十进制数字表示，每段数字范围为0～255，段与段之间用句点隔开。例如159.226.1.1。IP地址可以视为网络标识号码与主机标识号码两部分，因此IP地址可分两部分组成，一部分为网络地址，另一部分为主机地址。IP地址分为5类A、B、C、D、E，它们适用的类型分别为：大型网络、中型网络、小型网络、多目地址、备用。常用的是B和C两类。

2、IP分类

最初设计互联网络时，为了便于寻址以及层次化构造网络，每个IP地址包括两个标识码（ID），即网络ID和主机ID。同一个物理网络上的所有主机都使用同一个网络ID，网络上的一个主机（包括网络上工作站，服务器和路由器等）有一个主机ID与其对应。Internet委员会定义了5种IP地址类型以适合不同容量的网络，即A类~E类。

其中A、B、C3类（如下表格）由InternetNIC在全球范围内统一分配，D、E类为特殊地址。

(1) A类IP地址

一个A类IP地址是指，在IP地址的四段号码中，第一段号码为网络号码，剩下的三段号码为本地计算机的号码。如果用二进制表示IP地址的话，A类IP地址就由1字节的网络地址和3字节主机地址组成，网络地址的最高位必须是“0”。A类IP地址中网络的标识长度为8位，主机标识的长度为24位，A类网络地址数量较少，有126个网络，每个网络可以容纳主机数达1600多万台。

A类IP地址地址范围1.0.0.0到127.255.255.255（二进制表示为：00000001 00000000 00000000 00000000 – 01111110 11111111 11111111 11111111），最后一个是广播地址。A类IP地址的子网掩码为255.0.0.0，每个网络支持的最大主机数为256的3次方-2=16777214台。

上边计算减去2的原因是：每一个字节都为0的地址（0.0.0.0）对应于当前主机；IP地址中的每一个字节都为1的IP地址（255．255．255．255）是当前子网的广播地址；

(2) B类IP地址

一个B类IP地址是指，在IP地址的四段号码中，前两段号码为网络号码。如果用二进制表示IP地址的话，B类IP地址就由2字节的网络地址和2字节主机地址组成，网络地址的最高位必须是“10”。B类IP地址中网络的标识长度为16位，主机标识的长度为16位，B类网络地址适用于中等规模的网络，有16384个网络，每个网络所能容纳的计算机数为6万多台。

B类IP地址地址范围128.0.0.0-191.255.255.255（二进制表示为：10000000 00000000 00000000 00000000—-10111111 11111111 11111111 11111111），最后一个是广播地址。B类IP地址的子网掩码为255.255.0.0，每个网络支持的最大主机数为256的2次方-2=65534台。

(3) C类IP地址

一个C类IP地址是指，在IP地址的四段号码中，前三段号码为网络号码，剩下的一段号码为本地计算机的号码。如果用二进制表示IP地址的话，C类IP地址就由3字节的网络地址和1字节主机地址组成，网络地址的最高位必须是“110”。C类IP地址中网络的标识长度为24位，主机标识的长度为8位，C类网络地址数量较多，有209万余个网络。适用于小规模的局域网络，每个网络最多只能包含254台计算机。

C类IP地址范围192.0.0.0-223.255.255.255（二进制表示为: 11000000 00000000 00000000 00000000 – 11011111 11111111 11111111 11111111）。C类IP地址的子网掩码为255.255.255.0，每个网络支持的最大主机数为256-2=254台。

(4) D类IP地址

D类IP地址在历史上被叫做多播地址(multicast address)，即组播地址。在以太网中，多播地址命名了一组应该在这个网络中应用接收到一个分组的站点。多播地址的最高位必须是“1110”，范围从224.0.0.0到239.255.255.255。

(5) 特殊的网址

每一个字节都为0的地址（“0.0.0.0”）对应于当前主机；
IP地址中的每一个字节都为1的IP地址（“255．255．255．255”）是当前子网的广播地址；
IP地址中凡是以“11110”开头的E类IP地址都保留用于将来和实验使用。
IP地址中不能以十进制“127”作为开头，该类地址中数字127．0．0．1到127．255．255．255用于回路测试，如：127.0.0.1可以代表本机IP地址，用“http://127.0.0.1”就可以测试本机中配置的Web服务器。
网络ID的第一个8位组也不能全置为“0”，全“0”表示本地网络。

二、子网划分

1、概念介绍

子网掩码(subnet mask)又叫网络掩码、地址掩码、子网络遮罩，它是一种用来指明一个IP地址的哪些位标识的是主机所在的子网，以及哪些位标识的是主机的位掩码。子网掩码不能单独存在，它必须结合IP地址一起使用。子网掩码只有一个作用，就是将某个IP地址划分成网络地址和主机地址两部分。

IP子网划分实际上就是设计子网掩码的过程。

2、划分原理

子网的划分，实际上就是设计子网掩码的过程。子网掩码主要是用来区分IP地址中的网络ID和主机ID，它用来屏蔽IP地址的一部分，从IP地址中分离出网络ID和主机ID。子网掩码是由4个十进制数组成的数值”中间用”.”分隔，如255.255.255.0。若将它写成二进制的形式为：11111111.11111111.11111111.00000000，其中为”1″的位分离出网络ID，为”0″的位分离出主机ID，也就是通过将IP地址与子网掩码进行与逻辑操作，得出网络号。

例如，假设IP地址为192.160.4.1，子网掩码为255.255.255.0，则网络ID为192.160.4.0,主机ID为0.0.0.1。计算机网络ID的不同，则说明他们不在同一个物理子网内，需通过路由器转发才能进行数据交换。

每类地址具有默认的子网掩码：对于A类为255.0.0.0，对于B类为255.255.0.0，对于C类为255.255.255.0。除了使用上述的表示方法之外，还有使用子网掩码中”1″的位数来表示的，在默认情况下，A类地址为8位，B类地址为16位，C类地址为24位。例如，A类的某个地址为 12.10.10.3/8，这里的最后一个”8″说明该地址的子网掩码为8位，而199.42.26.0/28表示网络199.42.26.0的子网掩码位数有28位。

子网划分是通过借用ip地址的若干位主机位来充当子网地址，从而将原来的网络分为若干个彼此隔离的子网，如下图所示：。

3、根据网络地址和掩码计算

一个主机的IP地址是202.112.14.137，掩码是255.255.255.224，要求计算这个主机所在网络的网络地址和广播地址。

(1) 根据子网掩码可以分割网络号+主机号

255.255.255.224 转二进制：
11111111 11111111 11111111 11100000

网络号有27位，主机号有5位

(2) 计算网络地址

网络地址就是：把IP地址转成二进制和子网掩码进行与运算

11001010 01110000 00001110 10001001    #IP地址
11111111 11111111 11111111 11100000    #子网掩码

------------------------------------------------------
11001010 01110000 00001110 10000000    #网络地址
#即：202.112.14.128

(3) 计算广播地址

广播地址：网络地址的主机位全部变成1 ，10011111 即159 即：202.112.14.159

(4) 计算主机数

主机号有5位，那么这个地址中，就只能有25−2=3025−2=30个主机。因为其中主机位全0作为网络地址，全1作为广播地址。

(5) 根据每个网络的主机数量进行子网地址的规划和计算子网掩码

这也可按上述原则进行计算。

比如一个子网有10台主机，那么对于这个子网需要的IP地址是 10＋1＋1＋1＝13

注意：加的第一个1是指这个网络连接时所需的网关地址，接着的两个1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），所以主机位为4位。而 256－16＝240 所以该子网掩码为255.255.255.240。

如果一个子网有14台主机，不少人常犯的错误是：依然分配具有16个地址空间的子网，而忘记了给网关分配地址。这样就错误了，因为： 14＋1＋1＋1＝17 17大于16，所以我们只能分配具有32个地址（32等于2的5次方）空间的子网。

这时子网掩码为：255.255.255.224

4、C类网络子网划分

(1) 子网划分步骤

确定要划分的子网数以及每个子网的主机数
求出子网数目对应的二进制的位数N及主机数目对应的二进制数的位数M
对该ip地址的原子网掩码，将其主机地址部分的前N位置1(其余全部置0)或后M位置0(其余全置1)即得出该ip地址划分子网后的子网掩码

(2) 子网划分案例

给C类网络211.168.10.0划分5个子网。

2^2-2 < 5 < 2^3-2所以需要借用3位主机号作为网络号（减2是因为要保留子网0和广播子网），主机号位数为8-3=5；
子网掩码在默认255.255.255.0的基础上向右借了3位，2^7+2^6+2^5 = 224，所以子网掩码为255.255.255.224；
主机号位数为5，每个子网可容纳2^5-2 = 30台主机。

注：计算子网数是否需要减2？RFC规定子网数全0或全1不可用，即子网数应减2。但由于IP地址严重不足，现在的网络设备基本都支持子网数全0或全1(VLSM)，所以在实际应用中子网数不必减2.

(3) 子网划分注意事项

在子网划分时不仅需要考虑目前需要，还应该了解将来需要多少子网和主机。子网掩码使用较多的主机位，可以得到更多子网，节约了ip地址资源，若将来需要更多的子网时，不用再重新分配ip地址，但每个子网的主机数量有限；反之，子网掩码使用较少的主机位，每个子网的主机数允许有更大的增长，但可用子网数有限。
一般来说，一个网络中的节点数太多，网络会因为广播通信而饱和，所以网络中的主机数量的增长是有限的，也就是说，在条件允许的情况下，应将更多的主机位用于子网位。

参考：

https://blog.csdn.net/gatieme/article/details/50989257

https://www.cnblogs.com/linhaifeng/articles/5951486.html

本文链接：https://www.cnblogs.com/hq-blog/archive/2004/01/13/9030104.html