计算子网掩码
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发布时间：2022-04-26 05:37
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时间：2022-06-21 06:43
一、IP地址概念
IP地址是一个32位的二进制数，它由网络ID和主机ID两部份组成，用来在网络中唯一的标识的一台计算机。网络ID用来标识计算机所处的网段；主机ID用来标识计算机在网段中的位置。IP地址通常用4组3位十进制数表示，中间用“.”分隔。比如，192.168.0.1。
补充[IPv6]：前面所讲的32位IP地址称之为IPv4，随着信息技术的发展，IPv4可用IP地址数目已经不能满足人们日常的需要，据权威机构预测到2010年要充分应用信息技术，每个人至少需要10个IP地址，比如：计算机、笔记本、手机和智能化冰箱等。为了解决该问题开发了IPv6规范，IPv6用128位表示IP地址，其表示为8组4位16进制数，中间为“：”分隔。比如，AB32:33ea:89dc:cc47:abcd:ef12:abcd:ef12。
二、IP地址分类
为了方便IP寻址将IP地址划分为A、B、C、D和E五类，每类IP地址对各个IP地址中用来表示网络ID和主机ID的位数作了明确的规定。当主机ID的位数确定之后，一个网络中是多能够包含的计算机数目也就确定，用户可根据企业需要灵活选择一类IP地址构建网络结构。
A类A类地址用IP地址前8位表示网络ID，用IP地址后24位表示主机ID。A类地址用来表示网络ID的第一位必须以0开始，其他7位可以是任意值，当其他7位全为0是网络ID最小，即为0；当其他7位全为1时网络ID最大，即为127。网络ID不能为0，它有特殊的用途，用来表示所有网段，所以网络ID最小为1；网络ID也不能为127；127用来作为网络回路测试用。所以A类网络网络ID的有效范围是1-126共126个网络，每个网络可以包含224-2台主机。
B类B类地址用IP地址前16位表示网络ID，用IP地址后16位表示主机ID。B类地址用来表示网络ID的前两位必须以10开始，其他14位可以是任意值，当其他14位全为0是网络ID最小，即为128；当其他14位全为1时网络ID最大，第一个字节数最大，即为191。B类IP地址第一个字节的有效范围为128－191，共16384个B类网络；每个B类网络可以包含216-2台主机（即65534台主机）。
C类C类地址用IP地址前24位表示网络ID，用IP地址后8位表示主机ID。C类地址用来表示网络ID的前三位必须以110开始，其他22位可以是任意值，当其他22位全为0是网络ID最小，IP地址的第一个字节为192；当其他22位全为1时网络ID最大，第一个字节数最大，即为223。C类IP地址第一个字节的有效范围为192－223，共2097152个C类网络；每个C类网络可以包含28-2台主机（即254台主机）。
D类D类地址用来多播使用，没有网络ID和主机ID之分，D类IP地址的第一个字节前四位必须以1110开始，其他28位可以是任何值，则D类IP地址的有效范围为224.0.0.0到239.255.255.255。
E类E类地址保留实验用，没有网络ID和主机ID之分，E类IP地址的第一字节前四位必须以1111开始，其它28位可以是任何值，则E类IP地址的有效范围为240.0.0.0至255.255.255.254。其中255.255.255.2555表示广播地址。
在实际应用中，只有A、B和C三类IP地址能够直接分配给主机，D类和E类不能直接分配给计算机。
三、网络ID、主机ID和子网掩码
网络ID用来表示计算机属于哪一个网络，网络ID相同的计算机不需要通过路由器连接就能够直接通信，我们把网络ID相同的计算机组成一个网络称之为本地网络（网段）；网络ID不相同的计算机之间通信必须通过路由器连接，我们把网络ID不相同的计算机称之为远程计算机。
当为一台计算机分配IP地址后，该计算机的IP地址哪部份表示网络ID，哪部份表示主机ID，并不由IP地址所属的类来确定，而是由子网掩码确定。子网确定一个IP地址属于哪一个子网。
子网掩码的格式是以连续的255后面跟连续的0表示，其中连续的255这部份表示网络ID；连续0部份表示主机ID。比如，子网掩码255.255.0.0和255.255.255.0。
根据子网掩码的格式可以发现，子网掩码有0.0.0.0、255.0.0.0、255.255.0.0、255.255.255.0和255.255.255.255共五种。采用这种格式的子网掩码每个网络中主机的数目相差至少为256倍，不利于灵活根据企业需要分配IP地址。比如，一个企业有2000台计算机，用户要么为其分配子网掩为255.255.0.0，那么该网络可包含65534台计算机，将造成63534个IP地址的浪费；要么用户为其分配8个255.255.255.0网络，那么必须用路由器连接这个8个网络，造成网络管理和维护的负担。
网络ID是IP地址与子网掩码进行与运算获得，即将IP地址中表示主机ID的部份全部变为0，表示网络ID的部份保持不变，则网络ID的格式与IP地址相同都是32位的二进制数；主机ID就是表示主机ID的部份。
例题1：IP地址：192.168.23.35 子网掩码：255.255.0.0
网络ID:192.168.0.0 主机ID:23.35
例题2：IP地址:192.168.23.35 子网掩码：255.255.255.0
网络ID:192.168.23.0 主机ID:35
四、子网和CIDR
将常规的子网掩码转换为二进制，将发现子网掩格式为连续的二进制1跟连续0，其中子网掩码中为1的部份表示网络ID，子网掩中为0的表示主机ID。比如255.255.0.0转换为二进制为11111111 11111111 00000000 00000000。
在前面所举的例子中为什么不用连续的1部份表示网络ID，连续的0部份表示主机ID呢？答案是肯定的，采用这种方案的IP寻址技术称之为无类域间路由（CIDR）。CIDR技术用子网掩码中连续的1部份表示网络ID，连续的0部份表示主机ID。比如，网络中包含2000台计算机，只需要用11位表示主机ID，用21位表网络ID，则子网掩码表示为11111111.11111111.11100000.00000000，转换为十进制则为255.255.224.0。此时，该网络将包含2046台计算机，既不会造成IP地址的浪费，也不会利用路由器连接网络，增加额外的管理维护量。
CIDR表示方法：IP地址/网络ID的位数，比如192.168.23.35/21，其中用21位表示网络ID。
例题1：192.168.23.35/21
子网掩码：11111111 11111111 11111000 00000000则为255.255.248.0
网络ID：192.168.00010111.0（其中第三个字节红色部分表示网络ID，其他表示主机ID，网络ID是表示网络ID部份保持不变主机ID全部变为0）则网络ID为192.168.16.0
起始IP地址：192.168.16.1（主机ID不能全为0，全为0表示网络ID最后一位为1）
结束IP地址：192.168.00010111.11111110（主机ID不能全为1，全为1表示本地广播）则结束IP地址为：192.168.23.254。
例题2：将163.135.0.0划分为16个子网，计算前两个子网的网络ID、子网掩码、起止IP地址。
第1步：用CIDR表示163.135.0.0/20，则子网掩码为255.255.240（11110000）.0。
第2步：第一网络ID（子网掩码与IP地址与运算）：163.135.0.0
第一个IP地址：163.135.0.1 结束IP地址：163.135.15.254；
第3步：第二网络ID：163.135.16.0
第一个IP地址：163.135.16.1 结束IP地址：163.135.31.254。
五、子网掩码和网络ID的快速计算方法
CIDR的子网掩码都是连续的1跟连接的0表示，则子网掩码有以下几种表示方法：
0000 0000 0
1000 0000 128
1100 0000 128＋64＝192
1110 0000 128＋64＋32＝224
1111 0000 255－15＝240
1111 1000 255－7＝248
1111 1100 255－3＝252
1111 1110 255－1＝254
1111 1111 255
大家都知道11111111的十进制数为255，那么我们怎么来快速计算子网掩码呢？二进制的1=1，11=3，111＝7，1111=15；那么1111 1110=255-1，1111 1100=255-3，1111 1000=255-8，1111 0000=255-15这样是不是就很快呢？只要我们一旦确定子网掩码中有多少位表示网络ID，那么我们马上就可以写出子网掩码了。那么，对于1000 0000，1100 0000和1110 0000 我们又该怎么计算呢？27=8则1000 0000=128，1100 0000=128+64，1110 0000=128+64+32，所以我们不需要去记住每一个为多少，只需要做做简单的加减法就搞定子网掩码的计算。
网络ID的结果大家都知道网络ID部份不变，主机ID部分全部变为0，那么在计算网络ID时，首先看子网掩码中有多少位用来表示网络，相应在将IP地址转换为二进制时就只转换前面几位，比如192.168.176.15/19，网络ID一共19位，则网络ID前两个字节为192.168.X.0发生变化的为第三个字节。那么怎样快速计算出这个变化的X的值呢？我们知道第三字节只有三位表示网络ID，转换时176>128，第1位为1,176－128＝48＜64，第2位为0,48＞32第3位为1，剩下的计算就没有意义了，全都要转换为0，则网络ID为10100000，则网络ID为192.168.160.0，这样计算反而出错的可能性很小。
六、本地和远程网络概念
网络ID相同的计算机称之为本地网络，本地网络中的计算机相互通信不需要路由器连接；网络ID不相同的计算机称之为远程网络，远程网络中的计算机要相互通信必须通过路由器连接。
例题：192.168.10.14/28，192.168.10.15/28，192.168.10.16/28，192.168.10.31/28哪些是合法IP，哪些是非法IP地址？
主机ID全为0和主机ID全为1的为非法IP地址：192.168.10.15/28、192.158.10.16/28、192.168.10.31/28都是非法IP地址。
例题：192.168.10.14/28，192.168.10.15/28，192.168.10.16/28哪个不是同一网段？
网络ID相同的就属于同一网段，则192.168.10.16/28不属于同一网段。
七、子网数和主机数的计算方法
例题：172.168.34.56/20，一共划分为了多少个子网，各子网可以包含多少台主机。
172.168.34.56是一个B类地址，B类地址用16位表示网络ID，题目中20位表示网络ID，则子网位数为4位，那么子网就有24次个（即从0000、0001到1111的16种变化）。
由于IP地址是32位，用20位表示网络ID，则主机ID的位数为12位，则每个子网可以包含212－2个IP地址，即可以包含4096个IP地址。
注意：为什么计算IP地址时要减2，而计算子网数目时不减2呢？IP地址减2的原因是主机ID不能全为0也不能全为1；子网就不存在这个问题。
八、公共IP和私有IP地址
IP地址由IANA（Internet地址分配机构）管理和分配，任何一个IP地址要能够在Internet上使用就必须由IANA分配，IANA分配的能够在Internet上正常使用的IP地址称之为公共IP地址；IANA保留了一部份IP地址没有分配给任何机构和个人，这部份IP地址不能在Internet上使用，此类IP地址就称之为私有IP地址。为什么私有IP地址不能在Internet上使用呢？因为Internet上没有私有IP地址的路由。私有IP地址范围包括：
A类：10.0.0.0/8
B类：172.16.0.0/12 即172.16.0.1-172.31.255.254共16个B类网络
C类：192.168.0.0/16即192.168.0.1-192.168.255.254共256个C类网络
九、路由概念、Ping、Ipconfig、Route和Tracert命令
通过路由器将数据从一个网络传输到另一个网络称之为路由。路由选择负责在网络中选择一段最优先的路径将数据传输到目的网络，路由选择的基础和依据是路由表，路由表由目的网络ID、子网掩码、网关、接口和计费组成，通过route print可查看计算机的路由表。
Ping命令三种结果 Ipconfig命令 Tracert命令
目的地不可到达：路由表无目的地记录
超时：网关设置错有路由表记录
Ping通过：正常
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