IP地址子网（精选5篇）
IP地址子网 篇1
1. IP地址
IP地址是TCP/IP网络用于表示主机地址的一个数字串。一个IP地址是用来标识网络中的一个通信实体, 它是计算机中唯一的标识, 它相当于是计算机的“身份证”。传输中的信息带有源地址和目的地址, 分别对通信的源结点和目的结点进行标识。不同的物理网络技术通常具有不同的地址结构和不同的地址长度。在一个物理网络中, 每个结点都至少有一个机器可识别的地址, 该地址叫作物理地址, 其又称硬件地址、MAC地址或第二层地址。互联网在网络层完成地址的统一工作, 将不同物理网络的地址统一到具有全球唯一性的IP地址上, IP层所用到的地址叫作互联网地址, 又叫IP地址, 如图1用IP地址统一物理网络地址。IP地址是由用于标识该地址所从属的网络号和用于指明该网络上某个特定主机的主机号构成, 表示为:IP-address::={
IP定义了五类IP地址:A类、B类、C类、D类、E类。如图3所示。
在A类地址中, 网络号占1字节, 且第一位为0, 故网络号范围为00000001.00000000.00000000.00000000—01111111.00000000.00000000.00000000, 用“点分十进制”表示为:0.0.0.0—127.0.0.0, 但由于0和1 2 7号网络是特殊号不能被使用, 故Internet中能用的A类网络为:1.0.0.0—126.0.0.0;主机号占3字节, 因此, 理论上主机的数目应该为2的2 4次方台, 但作为主机号要除去全1和全0, 实际上可以用主机号为1—16777214。
在B类地址中, 网络号占2字节, 前2位为1 0。除去特殊号后网络号范围为:10000000.00000001.00000000.00000000—10111111.11111110.00000000.00000000, 用“点分十进制”表示为:128.1.0.0—191.254.0.0;主机号占2字节, 除去全1和全0特殊号, 实际可用主机号为1—65534。在C类地址中, 网络号占3字节, 前3位为110, 除去特殊号后C类网络的范围为:11000000.00000000.00000001.00000000—
11011111.11111111.11111110.00000000, 用“点分十进制”表示为:192.0.1.0—223.255.254.0, 主机号占1字节, 除去全1和全0特殊号, 实际可用主机号为1—2 5 4。在以上三类地址中, I P地址不连续, 因为有些是特殊号, 有特殊的意义或用途, 将在下面叙述。
D类地址以1 1 1 0开头, 主要用于多重广播组, 一般用户不采用;而E类地址主要是预留以备后用的实验性地址。
2. 子网掩码
2.1 子网的划分
一个标准的A类、B类和C类网络可以进一步划分为子网。子网划分技术能够使单块网络地址横跨几个物理网络, 这样路由器所连接的多个物理网络可以是同属于一个网络的不同子网。子网划分的主要原因就是地址空间能够被有效地利用, 使得管理更加方便, 可以将广播和通信隔离开来, 从而使得网络拥塞现象不断减少。划分子网的方法是将IP地址的主机号部分划分成两部分, 拿出一部分来标识子网, 另一部分仍然作为主机号。如图4所示, 带子网表示的IP地址结构。划分后IP地址由网络号、子网号以及主机号组成。因此, IP地址可以表示为:IP-address::={
等划分子网后, TCP/IP采用子网掩码来确定网络号、子网号以及主机号的长度。子网掩码是一个32位的二进制数字, 制定了子网标识和主机号的分界点。子网掩码中对应于网络号和子网号的所有比特都被设为1, 而对应于主机号的所有比特都被设为0。TCP/IP协议使用子网掩码判断目的主机是位于本地子网, 还是位于远程子网。将子网掩码和IP地址进行按位“与”运算这就是获得子网地址的主要方法。通常一个网络时划分子网的划分可以从以下进行:首先, 对需要多少个子网号来唯一标识每一个子网进行确定;其次, 对需要多少个主机号来标识每个物理网络上的每台主机进行确定;再次, 对子网数和子网中的主机数后进行综合考虑, 然后确定一个符合要求的子网掩码;第四, 确定标识每个子网的网络号;第五, 确定每个子网上可以使用的主机号的范围。例如:假设已经得到一个B类网络地址160.46.0.0。要求把整个网络划分成18个不同的子网, 该网络的最大的段要求1800个可供主机寻址的地址。想要提供18个子网, 必须占用主机地址的5比特。除去子网号为全“0”和全“1”的子网外, 5比特可以提供30个可用的子网 (25-2=30) 。子网掩码为:255.255.248.0。每个子网可以容纳的主机数为211-2=2046, 可以满足要求。表1给出了各个子网的地址、子网中主机IP地址的范围以及子网的直接广播地址。
2.2 子网掩码运算
本文对如何使用扩展子网掩码“派生”出需要的子网这个问题借助一下例子来进行分析。
例如:某公司有4个位于不同地区的分公司, 业务需要每个分公司都要有独立的子网。依次为1、2、3、4, 各公司主机数分别为28、30、40、60台。现公司申请一个C类IP地址210.37.198.0, 请根据各分公司情况为其设置子网掩码。
分析:C类IP地址, 默认子网掩码是255.255.255.0。要由210.37.198.0派生出其他IP地址, 关键是是在第4个字节“做文章”。要分出四个子网, 子网的网络标识位至少要能示出4种可用的组合。若网络标识位占3位。去掉全为0和全为1的组合。还剩23-2=6种。可以表示6个子网, 剩余5位表示主机位, 每个子网中主机数最多为25-2=30个。要把原来的主机位拿出3位表示子网, 子公司1和2的子网掩码就设为
即为255.255.255.224就满足要求。
从6个子网中任意选择2段子网分配给子公司1和2。以下列表为6个子网的具体描述 (只给出第4个字节) 。
至于公司3和4其主机数大于30, 那么我们只有增加主机的位数才能满足要求了。我们用后6位表示主机位。最多可以表示2-2=62个主机。看来主机数绰绰有余了。可以表示的网络数2-2=2个, 刚刚好分别表示公司3和4.公司3和4的子网掩码就是
即为255.255.255.192就可满足要求。具体分配如下 (只给出第4个字节) :
公司3子网:01000001~01111110即65~126
公司4子网::10000001~10111110即129~190
总结:如果分别为4个子公司申请4个C类IP地址, 不仅造成了IP地址的极大浪费, 而且也会加大公司的经济开销。利用扩展子网掩码轻松解决了由一个网段“派生”出更多子网的问题。
关于子网掩码的计算还涉及到另一个方面:给出两台计算机的IP地址和子网掩码, 判断其是否在同一个子网。道理很简单, 通过子网掩码找出它们各自的“三八线”。如果前一部分相同也就是网络位一样, 那么它们就是在同一个网段或者说同一个子网中了, 否则不是。所谓的专业术语大概都是这么描述的:“将子网掩码分别和两台计算机的IP地址进行与运算, 结果相同它们在同一个子网中, 否则不是。”, 道理就是这样的。
2.3 子网掩码在IP地址中的应用
子网掩码与IP地址结合使用可以区分出该ip地址对应的网络号和主机号。如一个C类地址192.168.110.15, 其子网掩码是255.255.255.0, 则其网络号和主机号可按如下方法得到:将IP地址和子网掩码转换成二进制数, 将这两个二进制数进行逻辑与运算, 再转换成十进制数为192.168.110.0这样就得到了该IP地址对应的网络号192.168.110;当将子网掩码取反后再跟IP地址进行逻辑与运算, 结果为0.0.0.15, 则该IP地址的主机号为15。
子网掩码是判断任意两台主机IP地址是不是属于同一个网络的根据。将两台主机的IP地址分别和子网掩码进行逻辑与运算, 如果它们得到的网络号一样, 则表明这两台主机属于同一网段, 能够直接通讯。如IP地址为192.168.110.8的主机跟192.168.110.119的主机在子网掩码都为255.255.255.0条件下能不能直接通讯呢?将这两个IP地址和子网掩码都转换成二进制数值, 两个IP地址分别跟子网掩码进行逻辑与运算, 得到的结果全为192.168.110.0, 所以两台主机处于同一网段, 能够直接进行通讯。
参考文献
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[4]罗东.解析IP地址原理及应用[J].重庆文理学院学报 (自然科学版) , 2007, (04) .
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IP地址子网 篇2
【课题名称】IP地址及子网掩码
【授课教师】王振江
【授课班级和授课时间】职高八十九班2010年5月19日
【授课使用的教材】电子工业出版社《计算机网络基础》第4版
【教学目的及要求】
1．知识和技能目标
(1)了解 IP 地址的概念及表现形式
(2)了解静态地址与动态地址
(3)掌握 IP 地址的格式及分类
(4)掌握A、B、C三类网络默认的子网掩码
2．过程和方法目标
(1)能根据 IP 地址判断网络类型
(2)培养学生的实践能力，实现概念和实践的衔接
3．情感态度和价值目标
(1)体会IP地址在网络中的重要地位。
(2)让学生认识到 IP 地址资源的有限性及分配的不平衡，体验民族的危机感。
(3)培养学生在自主探究学习的过程中勇于克服困难，体验成功。
【教学重点】
(1)IP 地址的格式
(2)子网掩码的理解
【教学难点】
(1)判断IP地址的类型
(2)子网掩码的划分规则
【授课类型】新授课、理论课
【教学方法】讲授法、演示法、任务驱动法
【教具配备】多媒体教室、自制多媒体课件
【教学过程及时间分配】；
一、新课导入（1分钟）
教师设疑启发：大家知道写信需要地址，打电话需要电话号码，那么Internet上的计算机有地址或号码吗？
学生讨论
二、讲授新课
(一)IP地址(30分钟)
1．IP地址定义
IP地址是网络上任意一个设备用来区别于其他设备的唯一可标识的地址。
2．IP地址的表示形式
每个IP地址由32位二进制组成，如：
******0
1为了方便记忆，把32位二进制数分成4段，每段8位，中间用小数点隔开，将每8位二进制数转换成十进制数。
学生思考： IP地址每段表示的十进制数最小值、最大值各为多少？
教师演示：查看本机的 IP 地址
方法
一、通过IPCONFIG命令
方法
二、右击“网上邻居”，选属性，右击本地链接，选属性，找到Internet协议，选属性
学生上机操作
3．IP地址的组成一个IP地址由网络地址和主机地址两部分组成。
网络地址：用于标识一个逻辑网络。
主机地址：用于标识一个网络中的一台主机。
学生思考：
(1)同一网络中的主机的网络标识是否相同？
(2)同一网络中的主机的主机标识能否相同？
4．IP地址的分类
IP地址中的网络地址分为（A、B、C、D、E）五类，每一类网络可以从IP地址的第一个数字看出。(可以二进制位,也可以是十进制位)
A类地址：高端第1位为0，前一个字节表示网络编号，后三个字节表示主机编号，IP地址范围为1—126,用于大型网络。
B类地址：高端前二位为10，前两个字节表示网络编号，后两个字节表示主机地址，IP地址范围为128—191,用于中型网络。
C类地址：高端前三位为110，前三个字节表示网络编号，后一个字节表示主机地址，IP地址范围为192—223,用于较小型网络。
D类地址：高端前四位为1110，其余位用于标识主机，IP地址范围为224—139,目前主要用于多路传送和组寻址等。
E类地址：高端前四位为1111，IP地址范围为240—255,它是实验地址，保留将来使用。
说明：A类、B类与C类地址为基本的IP地址
学生思考：
1．A、B、C三类网络，每类网中的网络数与主机数各是多少？
2．下列IP地址分别属于哪类网络，它们的网络标识和主机标识分别是什么？哪些主机在同一网络中。
①59.49.241.1②221.11.167.51③59.168.61.2
3④139.56.123.69④139.56.66.56⑤221.11.167.80
5．几种特殊的IP地址
(1)如果IP地址的第1个字段值为127，则表明是本机地址。这种地址是用来做循环测试用的，不可用作其它用途。
(2)在地址分配时，主机部分为0和255的两个值不能分配给任何主机。主机地址全为0是网络标识地址，代表这个网络。
主机地址全为1是广播地址，代表网络中的所有主机。
6．动态地址和静态地址
动态地址是指，当用户上网时，网络临时分配给用户某一地址。
静态地址是指，某台计算机拥有固定不变的IP地址。
学生思考：
我们什么时候使用动态IP地址，什么时候使用静态IP地址？
7．下一代的网际协议IPv6
目前我们使用的第二代互联网IPv4技术。它的最大问题是网络地址资源有限，以至目前的IP地址资源将要用完。地址不足，严重地制约了我国及其他国家互联网的应用和发展。
IPV6包括128位二进制。
学生练习（课件）
二、子网和子网掩码（10分钟）
在实际应用中，还会出现网络数不够的情况，这时采用将主机标识部分的一些二进制位划出来，用作本网络的各个子网，剩余的部分用作相应子网内的主机标识部分，这样，地址就变形为：
“网络+子网+主机”
子网掩码也是由32位二进制位组成，采用4字段点分十进制表示。
确定子网掩码的规则
(1)凡是IP地址的网络和子网标识部分都用二进制1表示；
(2)凡是IP地址的主机标识部分都用二进制0表示；
• 各标准类地址的默认子网掩码如下：
A类：255.0.0.0
B类：255.255.0.0
C类：255.255.255.0
例：如果单位某台主机的IP地址为172.18.150.4，同时该单位没有做过子网分割，那么与这个IP地址对应的子网掩码为多少？
答：因为172.18.150.4为B类IP地址，因此，网络地址为172.15.0.0，而主机地址为0.0.150.4所以，根据子网掩码的构成特点，网络地址的二进制形式中的每一位用1代替，转成十进制形式即为255.255，而主机部分的二进制形式中的每一位用0代替，即0.0
因些，与IP地址172.18.150.4对应的子网掩码为255.255.0.0
注意：
（1）子网掩码的某一段中1必须是连续的，0也必须连续。
（2）必须与IP地址配合使用才有意义。单独的子网掩码不具有任何意义。学生练习(课件)
三、小结：（3分钟）
1．IP地址的表示形式
2．IP地址的组成3．IP地址的分类
4．静态IP地址与动态IP地址
5．子网掩码的组成6．确定子网掩码的规则
四、作业：（1分钟）
1．如何查看本机的的IP地址?
2．Internet网络中的每个主机都有唯一的IP地址，如何确定这些地址的类别？
3．通过网络，课下学习有关IPV6的相关知识。
【板书设计】
课题：IP地址与子网掩码
一、IP地址
1．IP地址的概念
2．IP地址的表示形式
3．IP地址的查看方法
4．IP地址的组成5．IP地址的分类
6．静态IP地址与动态IP地址
二、子网掩码
1．子网掩码的组成2．确定子网掩码的规则
【教学后记】
基于IP地址的子网划分算法研究 篇3
在子网划分中往往涉及到网络地址的计算,该文所提出的子网划分算法解决了相应的计算问题。该算法针对IP地址进行子网划分,对于面向从事网络设计、网络管理和网络维护的用户,能够有效的提高网络工程师的工作效率。
1 TCP/IP子网地址分配概述
1.1 TCP/IP寻址基础
IP地址是用于TCP/IP协议中网际层对应于OSI参考模型第三层(网络层)寻址(又称逻辑地址)。该文主要研究IPv4寻址。
IPv4地址长度是32bit,为了便于地址读写,将其分成4个字节(称为8位位组),每个字节之间用句点隔开。将这4组二进制表示称十进制,这种表示格式称为点分十进制,如:32bit全1的IP地址表示为:255.255.255.255。
IP地址有两个组建:网络号和主机号。网络号对应于网络组件,定义了设备位于网络中的哪个网段;主机组件定义特定网段上的具体设备。每个网络都又两个保留地址:一个作为网络号,另一个作为定向广播地址(网络中最后一个地址)。
通过网络号将又IP地址分为A、B、C、D、E四类:A类地址前8位为网络地址,后24位为主机地址,B类地址16位为网络地址,后16位为主机地址,C类地址前24位为网络地址,后8位为主机地址。网络地址范围如下所示:
1.2 子网划分原理
由于A类和B类网络中拥有大量的主机地址:在一个A类网络中最大主机地址数量为224-2,在一个B类网络中最大主机地址数量为216-2。
然而,在实际应用中一个网段一般为200至500台网络设备,所以在此情况下使用这两类地址就会造成严重的地址浪费,从而需要将所剩余的地址利用划分出其他较小的网络,这些较小的网络通常称为子网。子网的引入就是为了充分的利用网络地址,并且可以高效的使用每类网络的寻址。
1.3 子网掩码
在子网划分时,最初RFC950定义了子网掩码。与IP地址类似,子网掩码也长度为32bit。其功能是标志所划分的子网数量和每个子网网段所包含的主机地址数量,同时区分了在一个子网中的网络地址、主机地址、定向广播地址。
在二进制中,子网掩码比特位中的1表示网络组件,0表示主机组件,所有的网络组件1都是连续的,并且所有的主机组件0也是连续的。
在引入子网掩码后,一个IP地址有三个部分组成:网络组件、主机组件、子网掩码。通常用点分十进制和建网比特数两种方法来表示子网掩码。以一个C类网络做为示范上述的两种方法如下:
点分十进制:192.168.0.1 255.255.255.0
建网比特数:192.168.0.1/24
2 子网划分算法设计
2.1 子网划分原理
该文设计的算法将子网划分分步完成。首先是划分的网络对象,也就是所给定的网段的IP地址,同时也是子网划分的起始地址;其次是网络中最大网段上确实存在或将要存在的主机数量,设为:Hnum,它决定了每个子网中所容纳主机数量的上确界;最后是网络中能拥有的最大网段数Nnum。根据用户给出的这三个条件,该算法将按照解决方案合理划分子网,并且满足用户网络需求。
2.2 子网划分算法设计
子网划分算法将分为五步完成:
第1步满足解决条件中的主机和网络需求
本步骤所要完成的工作是判断用户所给的条件是否可以给出合理的子网划分解决方案,并得出后续步骤中用到的两个重要参数:子网掩码中的主机比特数和子网比特数。为了方便起见该文将子网掩码中的子网比特数设为S;子网掩码中的主机比特数设为H;该类别(A/B/C)地址中拥有的主机比特总数设为T。
这一步计算出满足解决条件中的主机和网络需求,通过以下三个公式可以得出:
在公式(1)确定了子网比特数的下界,要满足所划分出来的子网数量要不小于用户设计的网络中的最大子网数量Nnum,而划分的子网数量为:2S,不等式两边取对数便得到了公式(1)。
公式(2)确定了主机比特数的下界,由于没划分出的一个子网中都会有两个地址作为保留地址用作子网网号和该子网的定向保留地址,所以划分的每个子网的主机数量为:2H-2,要不小于最大网段上的主机数量Hnum。同理,不等式两边取对数可得公式(2)。
每一类IP地址中最大主机比特数是一定的,如:A类为24bit、B类为16bit、C类为8bit。S是从这些最大子网比特位中所占用的比特位用于子网划分的,所以公式(3)显然成立。
第2步确定子网掩码
在确定子网掩码时,首先应该先对用户所要计算的对象网络地址判定类别,不同类别的建网比特数是不同的:A类是8个、B类是16个、C类是24个。
设子网掩码的建网比特数表示为:Z。则Z的值为网络比特数与S之和,计算公式如下:
子网掩码是由连续的1和0组成,所以只需计算出子网掩码最后一个非零8位位组的值即可,该值设为F。计算公式为:F=2S
第3步确定网络地址
本步骤目的是要根据上一步计算出的子网掩码来确定划分出的子网的网络地址。
进行子网划分后,每个子网网段都含有相同数量的地址(包括保留地址),程序已经知道了所要划分的IP地址,也就是第一个子网的网络地址,如果计算出没个子网中地址的数量(以后称增量,设为:I),便可依次推知个子网的网络地址。
计算该增量需要用到子网掩码,计算公式为:
该公式是计算某子网划分后每个子网中的地址总数的简便方法,但是没个子网网段中有效地址数为:I-2。计算每个子网的网络地址时只需对给定的地址相应的8位位组(十进制形式,设为:Pi,i表示第i个子网)进行以I递增操作:Pi+1=Pi+I;直到:Pi+I≥255;停止,则所有子网的网络地址便计算得出。
第4步确定定向广播地址
经过第3步计算出所有子网之后,只需将每个子网的网络号减1便得到了前一个子网的定向广播地址。
第5步确定主机地址
网络地址和定向广播地址之间的所有地址都是主机地址。除去网络地址和定向广播地址,没个自网的主机地址数为:
网络号加1,为第一个主机地址,依次按增量递增,直到达到所求主机地址个数。
2.3 实例检验
在这里给定一个C类网络,其网络ip地址为:192.168.1.0,设该网络中有4个网段,即Nnum=4,网络中最大网段有50主机,即Hnum=50。
运行程序,按照上述条件验证算法。首先计算出满足要求的子网掩码为:255.255.255.192。接着得到所划分出的4个网段的网络地址:
第一个网段 192.168.1.0
第二个网段 192.168.1.64
第三个网段 192.168.1.128
第四个网段 192.168.1.192
最后确定出主机组件和定向广播组件:
3 结束语
子网划分是网络工程中必不可少的工作,基于对实际网络中子网划分的分析,该文所提出了一种子网划分计算算法,本算法可用编译器编写,操作简单,实用性强,为网络工程师提供了简单易用的计算方法。
参考文献
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[3]Richard Deal.CCNA学习指南[M].北京:人民邮电出版社,2009.
TCP/IP中的子网掩码的作用 篇4
为了准确地区分地址中的网络位和主机位这两个部分，在给出一个IP地址后，还要同时给出一个网络掩码。
IP地址规则定义：网络位为1，主机位为0表示子网掩码。根据规则定义，一个标准的B类IP地址(前16位表示网络号)的掩码应该是255.255.0.0，前面16个1表示前16bit是网络号，后面跟着16个0，表示主机位也是16bit。而在上例中，所有128个子网的掩码应该是255255.254.0，其中前16bit是主网位，紧随其后的7bit是子网位，总共有23bit作为网络位，最后9bit“0”说明有9位主机位。
计算机在计算一个IP地址的网络号时采用位对位相“与”的算法，
首先把IP地址和子网掩码换算成二进制，然后位对位做“与”运算，并且有下面的运算规则：
1AND1=1
0AND0=0
0AND1=0
例如：
10000000.00001010.00000010.00000001128.10.2.1
11111111.11111111.11111110.00000000255.255.254.0
10000000，00001010.00000010.00000000128.10.2.0
最后计算的结果是一个网路号，即128.10.2.0。
这样，一个IP地址再跟着一个掩码就能够准确地说明这个IP地址中网络位和主机位的长度了。为了书写方便，常使用如下形式表示该地址中有23bit作为网络位：128.10.2.1/23。
IP地址和子网掩码的分析 篇5
1 IPv4的IP地址
IP v4地址由两部分组成,分别为网络标识和主机标识。IP地址的长度为32位,每个IP地址由4组8位二进制数表示,每组8位数之间由圆点隔开。由于32位二进制数书写不便也难于看懂和记忆,人们通常把每组8位二进制数转换成相应的1—3位十进制数来表示,中间用圆点分隔,每组十进制数的数值范围在0~255之间,这种表示方式被称为间断十进制计数法。例如,熟悉的百度的域名是www.baidu.com,它的主机IP地址的二进制数为00111101.10000111.10101001.01101001,相应的十进制数表示为61.135.169.105(注意,具体的IP地址是在变化的,这是笔者当前的测试结果)。
为了便于更好地对网络进行管理,把IP地址分成A、B、C、D、E 5类,在每类地址中又进一步再分为网络标识和主机标识,它们遵循如下原则,即:IP地址=网络地址(Netid)+主机地址(Hostid)。在这用32位二进制数表示的IP地址中,5类地址是不会有重复的,目前主要使用了A、B、C前3类。可以把一个网络地址理解为一个网段,在必要的情况下,一个网段还可能进一步划分成多个子网(方法在第三点)。下面是对IP地址所做的剖析(“N”表示网络地址,“H”表示主机地址)。
值得注意的是:在IP地址中,一般情况下网络地址不能全部为0和全部为1,主机地址也不能全部为0和全部为1。
在IP地址中有一些特殊地址,保留作为特殊用途,一般不使用。
(1)全0的主机地址,表示一个网络地址或本主机。
(2)全1的主机地址,表示一个网络广播地址,向该网段主机进行广播。
(3)全0的网络地址,表示本网络中的主机。
(4)全1的网络地址,表示所有的网络地址。
(5)全0的IP地址,即0.0.0.0只用于启动过程,以后不再使用。
(6)全1的IP地址,即255.255.255.255,表示向局域网络中的广播。
(7)网络地址127.X.X.X是回送测试地址,使用ping 127.0.0.1可以用来检测本机的TCP/IP协议是否正常工作。
(8)D类地址用于多点广播,E类地址保留。
通过分析,得出IP地址对应的十进制数及地址空间如表1所示。
既然IP地址在Internet中是全网唯一的,为什么有时会见到某一个单位内的IP地址与本单位或其他单位有相同现象(如都出现有192.168.1.3、10.0.0.2等地址),不会互相重复和冲突吗?原来很多单位内部的各台计算机都不是直接连入Internet的,而是通过Router(路由器)、代理服务器或ISP(因特网服务供应商)接入Internet。接入点的Edge Router(边缘路由器)屏蔽了用户单位内部的IP地址,最终是通过网络地址转换(Network Address Translation,NAT)技术,用网关的IP地址代表内部网络来访问互联网的,这就是为什么要在Windows操作系统中要设置网关的原因。这就好象在一所学校里,不同班级之间的学生都可以有相同的学号(如01、02、33号等),但都不会出现重复和信息相冲突现象。
其实在Internet中还保留了部分IP地址供用户自己使用。所以,完全可以放心大胆地根据自己的需要选用适当的专有网络地址段,来设置本单位局域网中的IP地址。路由器或网关会自动将这些IP地址拦截在局域网络之内,而不会将其路由(发送)到公有网络中。以下就是Internet保留的IP地址空间,如表2所示。
2 子网掩码
子网掩码即netmask,可以认为是IP地址对主机部分的屏蔽。它也是一个长度为32位的二进制数,采取网络部分用1标识,主机部分用0标识,最后转换为相应的十进制数来表示。一般在输入IP地址的同时输入子网掩码。表3是IP地址与子网掩码的一般对照表。
3 子网的划分
从上面第一点可知,对于A类地址每个网络数有16777214台主机,B类地址每个网络数也有65534台主机,但是很少有这么大的单位能够充分使用完这些主机地址的空间,这样就会造成IP地址空间的浪费;而C类地址每个网络数所容纳的主机数(254台)又相对太少,满足不了企业、学校等单位的计算机数量要求。为了提高IP地址的使用效率,可以将一个网络划分为多个子网。采用借位的方式,从主机最高位开始向右借位变为新的子网位,剩余部分仍为主机位。这使得IP地址的结构分为3部分:网络地址+子网地址+主机地址,如图1示。
引入子网概念后,网络地址加上子网地址才能全局唯一地标识一个网络。把所有的网络位用1来标识,主机位用0来标识,就得到了相应的子网掩码。现在就用一个C类地址作为例子来进行分析。如表4所示的IP地址和子网掩码转换为十进制后分别为192.168.1.163,255.255.255.224。
表4是用主机部分的高三位作为子网地址,它把一个C类地址划分成23-2=6个子网(全0或全1的子网地址通常不使用),每个子网的主机数为25-2=30台(这里主机占用5位,全0或者全1的主机地址不可用),全网的主机数为6×30=180台,而在没有划分子网前的一个C类IP地址的主机数为254台。相应的具体地址空间分配情况如表5所示。
同理,对于使用两位来作为子网地址时,则它把一个C类地址划分成22-2=2个子网(舍去00、11,剩下01、10),每个子网的主机数为26-2=62台,全网的主机数为2×62=124台。通过子网的划分,会有不同程度的IP地址的损失。子网划分是借助于取走部分主机位来作为子网位,因此,这就意味着划分越多的子网,每个子网内的主机数将越少。但是,这样划分的好处是便于更好地进行网络的管理,减少了由于在同一网段内的主机数量过多,而引起更多的数据信息冲突的发生,导致通信效率下降。
同样道理,对于A类或B类地址,亦可以划分为不同的子网段,它们可以划出比C类更多的子网,可以通过对其二进制的分析,得出相应的地址范围。
划分好子网后,在每个子网段中可以配置一台服务器,同一个网段的计算机之间可以进行互相通信,不同网段间的计算机通信将由服务器或路由器来完成。
在实际的组网过程中,要根据网络的结构与需求,确定每个子网中可用节点的数目,由此来选择合适的子网掩码。为了防止寻址和路由出现问题,应该确保在同一网段上所有使用TCP/IP协议的计算机都使用相同的子网掩码。
4 新一代IP地址IPv6
网络发展到今天,由于原来设计的IPv4地址资源已不能满足现实社会计算机数量的需求,于是新一代的IP地址由此诞生了。新一代的IP地址叫做IPv6,现正在启用之中,它由原来的32位二进制数扩展到128位二进制数。IPv6的地址在表示和书写时,用冒号将128比特分割成8个16比特的部分,每个部分用4位的16进制数来表示。例如:1080:0000:0000:0000:0008:0800:200C:123A。如其高位为0,则可以省略。例如将0800写成800,0008写成8,0000写成0。
IPv6已经开始使用,2006年中国已经建成并稳定运行全球第一个,也是规模最大的纯IPv6互联网主干网;在国际上首次提出了下一代互联网的新型寻址体系结构和两代互联网的独特过渡技术。我国在下一代互联网技术中有3项成果属于国际首创,总体上达到世界领先水平。
摘要：对网络的IP地址和子网掩码,进行了深入的分析和探讨。
关键词：IPv4,子网掩码,子网的划分,IPv6
参考文献
[1]刘鹏,万征.完全精通局域网.北京电脑爱好者杂志社,2009.