IP地址分类以及网络地址的计算(子网划分、超网划分)

本次我将从以下5个方面介绍IP地址（由于篇幅的问题，本篇我只介绍分类编址，无分类编址将在下一篇介绍）

1. 了解IP地址的用途和种类
2. 了解分类编址和无分类编址区别
3. 掌握子网划分及超网划分方法
4. 网络号与主机号的计算
5. 掌握无分类编址的概念和使用

1、IP地址的种类和用途

IP用途：标记某个主机所在的位置
种   类：分类编址（早期设计，存在缺陷）和无分类编址（用来代替分类编制）

2、分类编址

2.1、IP地址的表示方法

2.2、IP地址分类编址

        由上图可以看出IP地址由两部分组成，即网络地址和主机地址。网络地址表示其属于互联网的哪一个网络，主机地址表示其属于该网络中的哪一台主机。二者是主从关系。

2.3、网络地址范围

A类：1.0.0.0到127.255.255.255 （二进制表示为：00000001 00000000 00000000 00000000 -- 01111111 11111111 11111111 11111111）。最后一个是广播地址。其子网掩码为255.0.0.0，每个网络只能包含 (2^24) - 2=16777214台计算机（除去一个网络地址和一个广播位）。因此一般用于大型网络。

B类：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。其子网掩码为255.255.0.0，每个网络最多只能包含 (2^16) - 2=65534台计算机。一般用于中型规模网络。

C类：192.0.0.0-223.255.255.255（二进制表示为: 11000000 00000000 00000000 00000000 - 11011111 11111111 11111111 11111111）。最后一个是广播地址。其子网掩码为255.255.255.0，每个网络最多只能包含 (2^8) - 2=254台计算机。一般用于小型网络。

总结如下：

2.4、特殊的网址

1、每一个字节都为0的地址（“0.0.0.0”）对应于当前主机；

2、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；

3、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，ping 127.0.0.1 可以测试本机TCP/IP是否正常。

4、0.0.0.0 —当一台主机还没有被分配一个IP地址的时候，用于表示主机本身；被保留用来指向默认路由。

2.5、私有地址

       在现在的网络中，IP地址分为公网IP地址和私有IP地址。公网IP是在Internet使用的IP地址，而私有IP地址则是在局域网中使用的IP地址。

2.6、路由器转发分组的步骤
        先按所要找的 IP 地址中的网络号net-id 把目的网络找到。当分组到达目的网络后，再利用主机号host-id 将数据报直接交付给目的主机。按照整数字节划分 net-id 字段和host-id 字段，就可以使路由器在收到一个分组时能够更快地将地址中的网络号提取出来。

3、子网划分以及超网划分

3.1、子网划分（基于每类的IP网络进一步分成更小的网络）

        子网划分是通过借用IP地址的若干位主机地址来充当子网地址（从左面第一位不是网络号的位开始借，而且借位必须是连续的不能跳跃），从而将原网络划分为若干子网而实现的。划分子网时，随着子网地址借用主机位数的增多，子网的数目随之增加，而每个子网中的可用主机数逐渐减少。

3.1.1、划分目的

1、节约IP地址，避免浪费。

2、限定广播的传播。

3、保证网络的安全。

4、有助于覆盖大型地理区域。

3.1.2、例题

例1、网络地址192.168.10.0（11000000 10101000 00001010 00000000）；子网掩码255.255.255.192/26（11111111 11111111 11111111 11000000）

解：该网络地址为C类地址，由此可推出，其子网数=2^2=4，主机数=2^6-2=62。

例2、给定一个C类地址 192.168.5.0，要求划分20个子网，每个子网5 个主机，求符合要求的子网掩码。

解：正推（从子网数推）：

20个子网——>2^m=20——>m=5，则其子网掩码为255.255.255.248/29（11111111 11111111 11111111 11111000）

 逆推（从主机数推）：

每个子网5个主机——>2^n-2=5（减去主机地址全为 '0' 和全为 '1' 两种情况）——>n=3，则其子网掩码为255.255.255.248/29（11111111 11111111 11111111 11111000）

3.2、超网划分（把一些小网络组合成一个大网络—超网）

例：由2048个C类网络组成一个超网，从192.24.0.0到192.31.255.0，掩码应该是多少？

解：192.24.0.0--11000000.00011000.00000000.00000000

       192.31.0.0--11000000.00011111.00000000.00000000

从左到右取相同的位数为子网掩码位数，共13位，其掩码为255.248.0.0。

4、网络号与主机号的计算

例：有一个C类地址为:  192.168.1.1，其默认子网掩码为255.255.255.0，求其网络地址和主机地址。

解：①    将IP地址 192.168.1.1 转换为二进制：    11000000 10101000 00000001 00000001

       ②    子网掩码 255.255.255.0 转换为二进制：11111111 11111111 11111111 00000000

       ③    将两个二进制数进行逻辑与（AND）运算后，得出的结果即为网络地址

              IP地址：192.168.1.1          11000000 10101000 00000001 00000001

              掩码：255.255.255.0         11111111 11111111 11111111 00000000

              网络号：192.168.1.0          11000000 10101000 00000001 00000000

      ④将子网掩码取反再与IP地址进行逻辑与（AND）运算后，得到的结果即为主机地址

             IP地址：192.168.1.1           11000000 10101000 00000001 00000001

             掩码取反：0.0.0.255           00000000 00000000 00000000 11111111

            主机地址：0.0.0.1                00000000 00000000 00000000 00000001