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IP 和子网掩码
我们都知道, IP 是由四段数字组成,在此,我们先来了解一下 3 类常用的 IP
A 类 IP 段 0.0.0.0 到 127.255.255.255 (0 段和 127 段不使用 )
B 类 IP 段 128.0.0.0 到 191.255.255.255
C 类 IP 段 192.0.0.0 到 223.255.255.255
XP 默认分配的子网掩码每段只有 255 或 0
A 类的默认子网掩码 255.0.0.0 一个子网最多可以容纳 1677 万多台电脑
B 类的默认子网掩码 255.255.0.0 一个子网最多可以容纳 6 万台电脑
C 类的默认子网掩码 255.255.255.0 一个子网最多可以容纳 254 台电脑
我们必须有一个子网掩码,因为:
1 )当配置 IP 时,所有计算机都必须填写子网掩码
2 )我们必须在我们的网络中设置一些逻辑边界
3 )我们必须至少输入所使用 IP 类的默认子网掩码
我以前认为,要想把一些电脑搞在同一网段,只要 IP 的前三段一样就可以了,今天,我才知道我错了。如果照我这样说的话,一个子网就只能容纳 254 台电脑?真是有点笑话。我们来说详细看看吧。
要想在同一网段,只要网络标识相同就可以了,那要怎么看网络标识呢?首先要做的是把每段的 IP 转换为二进制。(有人说,我不会转换耶,没关系,我们用 Windows 自带计算器就行。打开计算器,点查看 > 程序员,输入十进制的数字,再点一下“二进制”这个单选点,就可以切换至二进制了。)
把子网掩码切换至二进制,我们会发现,所有的子网掩码是由一串连续的 1 和一串连续的 0 组成的(一共 4 段,每段 8 位,一共 32 位数)。
255.0.0.0 11111111.00000000.00000000.00000000
255.255.0.0 11111111.11111111.00000000.00000000
255.255.255.0 11111111.11111111.11111111.00000000
这是 A/B/C 三类默认子网掩码的二进制形式,其实,还有好多种子网掩码,只要是一串连续的 1 (不少于 8 个)和一串连续的 0 就可以了(每段都是 8 位)。如 11111111.11111111.11111000.00000000 ,这也是一段合法的子网掩码。子网掩码决定的是一个子网的计算机数目,计算机公式是 2 的 m 次方,其中,我们可以把 m 看到是后面的多少个 0 。如 255.255.255.0 转换成二进制,那就是 11111111.11111111.11111111.00000000 ,后面有 8 个 0 ,那 m 就是 8 , 255.255.255.0 这个子网掩码可以容纳 2 的 8 次方(台)电脑,也就是 256 台,但是有两个 IP 是不能用的,那就是最后一段不能为 0 和 255 ,减去这两台,就是 254 台。
划分方法

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。
如果希望在一个网络中建立子网,就要在这个默认的子网掩码中加入一些位,它减少了用于主机地址的位数。加入到掩码中的位数决定了可以配置的子网。因而,在一个划分了子网的网络中,每个地址包含一个网络地址、一个子网位数和一个主机地址
示例

255.255.248.0 这个子网掩码可以最多容纳多少台电脑?
计算方法

把将其转换为二进制的四段数字(每段要是 8 位,如果是 0 ,可以写成 8 个 0 ,也就是 00000000 )
11111111.1111111.11111000.00000000
然后,数数后面有几颗 0 ,一共是有 11 颗,那就是 2 的 11 次方,等于 2048 ( 注意:主机号中全 0 是保留地址,全 1 是广播地址,所以它们不算可用主号地址。网络号也是一样的。子网号是可以用全 0 和全 1 的 ) ,所以这个子网掩码最多可以容纳 2048-2=2046 台电脑。
一个子网最多可以容纳多少台电脑你会算了吧,下面我们来个逆向算法的题。
一个公司有 530 台电脑,组成一个对等局域网,子网掩码设多少最合适?
首先,无疑, 530 台电脑用 B 类 IP 最合适( A 类不用说了,太多, C 类又不够,肯定是 B 类),但是 B 类默认的子网掩码是 255.255.0.0 ,可以容纳 6 万台电脑,显然不太合适,那子网掩码设多少合适呢?我们先来列个公式。
公式

2 的 m 次方 >=560
首先,我们确定 2 的 m 次方一定是大于 2 的 8 次方的,因为我们知道 2 的 8 次方是 256 ,也就是 C 类 IP 的最大容纳电脑的数目,我们从 9 次方一个一个试, 2 的 9 次方是 512 ,不到 560 , 2 的 10 次方是 1024 ,看来 2 的 10 次方最合适了。子网掩码一共由 32 位组成,已确定后面 10 位是 0 了,那前面的 22 位就是 1 ,最合适的子网掩码就是: 11111111.11111111.11111100.00000000 ,转换成 10 进制,那就是 255.255.252.0 。
分配和计算子网掩码你会了吧,下面,我们来看看 IP 地址的网段。
相信好多人都和我一样,认为 IP 只要前三段相同,就是在同一网段了,其实,不是这样的,同样,我也把 IP 的每一段转换为一个二进制数,这里就拿 IP : 192.168.0.1 ,子网掩码: 255.255.255.0 做实验吧。
192.168.0.1
11000000.10101000.00000000.00000001
(这里说明一下,和子网掩码一样,每段 8 位,不足 8 位的,前面加 0 补齐。)
IP 11000000.10101000.00000000.00000001
子网掩码 11111111.11111111.11111111.00000000
同一网段

在这里,向大家说一下到底怎么样才算同一网段。
要想在同一网段,必需做到网络标识相同,那网络标识怎么算呢?各类 IP 的网络标识算法都是不一样的。 A 类的,只算第一段。 B 类,只算第一、二段。 C 类,算第一、二、三段。
算法只要把 IP 和子网掩码的每位数 AND 就可以了。
AND 方法: 0 和 1=0 0 和 0=0 1 和 1=1
如: And 192.168.0.1 , 255.255.255.0 ,先转换为二进制,然后 AND 每一位
IP 11000000.10101000.00000000.00000001
子网掩码 11111111.11111111.11111111.00000000
得出 AND 结果 11000000.10101000.00000000.00000000
转换为十进制 192.168.0.0 ,这就是网络标识,
再将子网掩码反取,也就是 00000000.00000000.00000000.11111111 ,与 IP AND
得出结果 00000000.00000000.00000000.00000001 ,转换为 10 进制,即 0.0.0.1 ,
这 0.0.0.1 就是主机标识。要想在同一网段,必需做到网络标识一样。
我们再来看看这个改为默认子网掩码的 B 类 IP
如 IP : 188.188.0.111 , 188.188.5.222 ,子网掩码都设为 255.255.254.0 ,在同一网段吗?
先将这些转换成二进制
188.188.0.111 10111100.10111100.00000000.01101111
188.188.5.222 10111100.10111100.00000101.11011110
255.255.254.0 11111111.11111111.11111110.00000000
分别 AND ,得
10111100.10111100.00000000.00000000
10111100.10111100.00000100.00000000
网络标识不一样(看 255.255.254.0 转换成二进制后 1 的数位,所以可以看到不一样),即不在同一网段。
判断是不是在同一网段,你会了吧,下面,我们来点实际的。
一个公司有 530 台电脑,组成一个对等局域网,子网掩码和 IP 设多少最合适?
子网掩码不说了,前面算出结果来了 11111111.11111111.11111100.00000000 ,也就是 255.255.252.0
B 类地址

选一个 B 类 IP 段,这里就选 188.188.x.x 吧
这样, IP 的前两段确定的,关键是要确定第三段,只要网络标识相同就可以了。我们先来确定网络号。(我们把子网掩码中的 1 和 IP 中的 ? 对就起来, 0 和 * 对应起来,如下:)
255.255.252.0 11111111.11111111.11111100.00000000
188.188.x.x 10111100.10111100.??????**.********
网络标识 10111100.10111100.??????00.00000000
由此可知, ? 处随便填(只能用 0 和 1 填,不一定全是 0 和 1 ),我们就用全填 0 吧, * 处随便,这样呢,我们的 IP 就是
10111100.10111100.000000**.******** ,一共有 530 台电脑, IP 的最后一段 1 ~ 254 可以分给 254 台计算机, 530/254=2.086 ,采用进 1 法,得整数 3 ,这样,我们确定了 IP 的第三段要分成三个不同的数字,也就是说,把 000000** 中的 ** 填三次数字,只能填 1 和 0 ,而且每次的数字都不一样,至于填什么,就随我们便了,如 00000001 , 00000010 , 00000011 ,转换成十进制,分别是 1 , 2 , 3 ,这样,第三段也确定了,这样,就可以把 IP 分成 188.188.1.y , 188.188.2.y , 188.188.3.y , y 处随便填,只要在 1 ~ 254 范围之内,并且这 530 台电脑每台和每台的 IP 不一样,就可以了。
有人也许会说,既然算法这么麻烦,干脆用 A 类 IP 和 A 类默认子网掩码得了,偶要告诉你的是,由于 A 类 IP 和 A 类默认子网掩码的主机数目过大,这样做无疑是大海捞针,如果同时局域网访问量过频繁、过大,会影响效率的,所以,最好设置符合自己的 IP 和子网掩码 ^_^
举个实例:比如公司分配到的网段是 192.168.1.0/24 ,首先我要分一个 8 个主机的网段出来,那么这个网段的首地址是什么 ? 之后,我又要划分一个 16 个主机的地址出来,那么 16 个主机的首地址是什么?
划分实例

C 类地址例子 : 网络地址 192.168.10.0; 子网掩码 255.255.255.192(/26)
1. 子网数 =2*2=4
2. 主机数 =2 的 6 次方 -2=62
3. 有效子网 ?:block size=256-192=64; 所以第一个子网为 192.168.10.64, 第二个为 192.168.10.128
4. 广播地址 : 下个子网 -1. 所以 2 个子网的广播地址分别是 192.168.10.127 和 192.168.10.191
5. 有效主机范围是 : 所以第一个子网为 192.168.10.0 ,第二个为 192.168.10.64 ,第三个为 192.168.10.128 ,第四个为 192.168.10.192
B 类地址例子 1: 网络地址 :172.16.0.0; 子网掩码 255.255.192.0(/18)
1. 子网数 =2*2=4
2. 主机数 =2 的 14 次方 -2=16382
3. 有效子网 ?:block size=256-192=64; 所以第一个子网为 172.16.64.0, 最后 1 个为 172.16.128.0
4. 广播地址 : 下个子网 -1. 所以 2 个子网的广播地址分别是 172.16.127.255 和 172.16.191.255
5. 有效主机范围是 : 第一个子网的主机地址是 172.16.64.1 到 172.16.127.254; 第二个是 172.16.128.1 到 172.16.191.254
B 类地址例子 2: 网络地址 :172.16.0.0; 子网掩码 255.255.255.224(/27)
1. 子网数 =2 的 11 次方 -2=2046( 因为 B 类地址默认掩码是 255.255.0.0, 所以网络位为 8+3=11)
2. 主机数 =2 的 5 次方 -2=30
3. 有效子网 ?:block size=256-224=32; 所以第一个子网为 172.16.0.32, 最后 1 个为 172.16.255.192
4. 广播地址 : 下个子网 -1. 所以第一个子网和最后 1 个子网的广播地址分别是 172.16.0.63 和 172.16.255.223
5. 有效主机范围是 : 第一个子网的主机地址是 172.16.0.33 到 172.16.0.62; 最后 1 个是 172.16.255.193 到 172.16.255.223
Variable Length Subnet Masks(VLSM)
变长子网掩码 (VLSM) 的作用 : 节约 IP 地址空间 ; 减少路由表大小 . 使用 VLSM 时 , 所采用的路由协议必须能够支持它 , 这些路由协议包括 RIPv2,OSPF,EIGRP 和 BGP.
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