【科普】IP地址详解-你,是谁？(二）

我听见了你的声音
也藏着颗不敢见的心
薛之谦--《我好像在哪见过你》

IP这个单词随着互联网的发达而被人们熟知，但其中还藏着诸多内容不被人所熟知，那么今次接着上回详解的内容往下讲，同时在这里也要向为这篇文章提出意见和鼓励的知友们真挚的道声谢，感谢你们的支持和鼓励，祝好。

1. IP地址分为有类和无类

1.1 简介

在我们的实现生活IP地址分为有类和无类。

有类（主类）IP地址：主要分为A、B、C类，每种类型固定的掩码。

无类IP地址：无论哪种类型的IP地址都没有固定掩码。

1.2 什么是掩码（子网掩码）？

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。

简单点说就像隔房间的墙，把大房间分割成一个个小房间。

2. 无类的IP地址规划

比如有类：B类网段172.16.0.0，使用自然掩码255.255.0.0

2.1 区分主类和无类的使用方式

当使用172.16.0.0主类方式划分网段。以下网络地址规划是错误（在不使用NAT情况下是错误的，NAT在后面的章节进行介绍）

因为：

172.16.4.1/16的网络地址是172.16.0.0

172.16.8.1/16的网络地址是172.16.0.0

网络地址一样172.16.0.0=172.16.0.0

所以172.16.4.1/16和172.16.8.1/16是同一网段，这两台计算机中间隔着路由器需要在不同的网段。

错误的地址规划：

比如无类：172.16.0.0无类的方式划分网段。以下网络地址规划是正确；

因为：

172.16.4.1/24的网络地址是172.16.4.0

172.16.8.1/24的网络地址是172.16.8.0

网络地址不一样172.16.4.0≠172.16.8.0

所以172.16.4.1/24和172.16.8.1/24是不同网段，这两台计算机中间隔着路由器需要在不同的网段；

正确的地址规划：

2.2 掩码的表示方式

192.168.1.7/28表示的方式如下

 掩码的计算公式

变量

a:掩码；

b:8的最大倍数（b决定了有多少个255）；

c:尾数（以下思维导图内容）；

计算公式

a-8*b=c

掩码的表示，对应转换，其他的掩码以此类推；

 例子

比如掩码/20，c=20-8*2=4

a=20

b=2

c=4

b=2表示的方式有2个255；

c=4尾数为240；最后一组用0填充，255.255.240.0

2.3 网络地址计算方式

在无类地址中，网络地址转换方式；

 计算方式1

将IP地址通过子网掩码计算出网络地址，首先将十进制的IP地址和子网掩码转换为二进制；

对IP和子网掩码，进行与运算，两个都为1时候为1，任何一个为0得出结果为0；

例如：192.168.1.7/28计算

 计算方式2

变量

a=子网掩码-8*倍数(a小于等于8)

b=地址数

c=网络地址

公式

b=2^(8-a)

c=b*整数倍 (c为最接近主机地址的网络地址)

c≤主机地址 （b为最接近主机地址）

 例如1：

192.168.1.7/28

a=28-24=4

b=16

c≤0

所以网络地址为192.168.1.0

 例如2：

192.168.1.101/22

a=22-16=6

b=2^(8-6)=4

c≤1（192.168.1.0的第三组为1）

c=0*4=0

所以网络地址为192.168.0.0

2.4 主机数计算

在一个网段中能够支持多少个主机使用呢？下面我们来计算下主机数。在主机数的计算中我们要注意减去2个地址，这两个地址分别是网络地址和广播地址。

主机数为：

可用主机数为 :

例如192.168.1.0/24能够支持多少个主机？

2^8-2=254

所以能支持254个IP地址

例如192.168.0.0/22能够支持多少个主机？

2^10-2=1022

所以能支持1022个IP地址

2.5 子网数计算

a能够支持最大的主机的子网掩码

b能够支持最小的主机的子网掩码

2^(b-a)=子网数

比如192.168.1.0/24能够分配多少个/27子网掩码的网段？

2^(27-24)=8

能够支持8个子网数。

2.6 案例

某公司分配到C类地址201.222.5.0。假设需要20个子网，每个子网有5台主机，我们该如何划分？

1. 首先要5台主机

2^n-2>5

所以n最小取值为3，掩码为29

2. 能够支持多少个子网？

首先C类地址那掩码为/24位，然后进行无类掩码/29位，计算2^(29-24)=32

能够支持32个子网数。

2.7 无类地址进行划分

例子:B类地址子网变长

B类地址从原来的/16变为/24，掩码进行变长，这时候使用的是VLSM（可变长的子网掩码）；

掩码边长使网段的主机数减少，但增加了子网数量；

举个例子，在现实生活中买100平米的房子，大多数人都会将房子分割成一个个功能区房间，餐厅，厨房等，虽然每个房间面积变小但是功能区分割清楚。这个跟我们IP地址进行VLSM意思一样，在/16的时候地址空间是很大，但是没法进行细分各个网段的功能；

掩码 主机数 子网数

/16 65534 1

/24 254 256

比如172.16.0.0/16变长为/24这时候，地址范围、网络地址、广播地址产生变化，可以将容纳更多的网段，但减少每个网段承载的主机数量。

例子:C类地址子网变长

C类地址从原来的/24变为/29，掩码进行变长，这时候使用的是VLSM（可变长的子网掩码）；

掩码边长使网段的主机数减少，但增加了子网数量；

举个例子，在现实生活中买50平米的房子，虽然房子小，但是还是会将房子分割成一个个功能区房间，餐厅，厨房等，虽然每个房间面积变小但是功能区分割清楚。在/24的时候地址空间是虽然不大，但是没法进行细分各个网段的功能；

掩码 主机数 子网数

/24 254 1

/29 6 32

比如192.168.5.0/24变长为/29这时候，地址范围、网络地址、广播地址产生变化，可以将容纳更多的网段，但减少每个网段承载的主机数量。

2.8 子网掩码变长路由汇总

子网掩码变长以后使路由更容易进行汇总，比如右侧有多个192.168.1.x的网段，这时候只需要发布一条192.168.1.0/24路由就可以进行汇总，而且大大降低了地址的浪费，在后面讲到路由和现网地址规划内容就可知道汇总的重要性。

2.9 CIDR的使用

在现实网络中路由条目数决定了设备的运行效率，就跟电脑开应用程序一样，太多的运用程序占用大量的内容，使机器变慢。路由也是一样会占用设备的内存，路由条目数越多设备运行越慢。所以有效的路由汇总可以大大的减少设备的运行压力。

比如以下右侧的有3条C类路由，这时候在通告个周围的邻居的时候，正常情况下要3条路由。这时候如果使用CIDR将3条路由汇总为1条路由发布，可以减少设备的压力。

2.10 生活小实验，网段测试

实验1：

1.设备

两台电脑A和B。（电脑要关闭防火墙）

2.配置

配置A的IP地址:192.168.1.1/24

配置B的IP地址:192.168.1.130/24

3.步骤

然后在A电脑运行输入cmd

在窗口下ping 192.168.1.130

这时候是能够通的。

实验2：

1.设备：

两台电脑A和B。（电脑要关闭防火墙）

2.配置

配置A的IP地址:192.168.1.1/25

配置B的IP地址:192.168.1.130/25

3.步骤

然后在A电脑运行输入cmd

在窗口下ping 192.168.1.130

这时候是不能通的。

总结：正常情况下处于同一网段的设备能通讯，不同网段的设备不能通讯（通过三层设备网关能通）

IP地址就先讲到这，还有很多地方还未说全，很多涉及到网络地址设计的内容，网络中的地址不止这么简单，各种用法，比如业务地址、物理地址、逻辑地址等等。