你该懂的，IP地址硬干货

一、简介

在生活中我们使用具有上网功能的电子设备都有IP地址，就跟每个人都有自己的名字一样。IP地址分为IPV4 IPV6，我们所说的的IP地址指的是IPV4的地址。

IPV4( InternetProtocol Version 4 )互联协议版本4，有版本V4之前就有IPV1IPV2 IPV3，同样有IPV5IPV6，IPV5在实验中已经夭折，替代IPV4的将是IPV6。(IPV4地址比如：192.168.1.1、114.114.114.114，IPV6地址比如：2001::1）

注：接下来我们讲的IP指的是IPV4地址

1.IP是电子设备间的名字。

互联网的三大巨头通过IP把设备和设备，人和人连接起来。

二、什么是IP地址？

我们常见的是IP地址是十进制的，我们在小学学到的十进制缝十进一，说的就是十进制。

真正的IP地址到底怎样呢？IP地址是由二进制组成的，但为了方便人的记忆转换为十进制。

题外话：为什么人要用十进制，机器使用二进制的，在小的时候数数掰着手指数，当手指不够数的时候拿东西标记下，而人的手指头只有十根，这样就造就了十进制，而机器使用“开”“关”电路的方式，正好表示0或1，进而形成了二进制。

2.1.十进制的计算方式

(1010)₁₀ ＝1×10³＋0×10²＋1×10¹＋0×10⁰

2.2.二进制的计算方式

(1010)₂ ＝l×2³＋0× 2²＋l×2¹＋0×2⁰

2.3.二进制转换十进制

IP地址由32位二进制组成，转换为十进制的方式让人更容易记忆。

2.4.IP地址的组成

IP地址是由两部分组成的，网络部分和主机部分，比如：

网络部分如果一样代表在同一个网段（主机部分可以不一样）。什么叫同一个网段（同一个广播域）呢？好比在同一房间的人一样，他们之间通讯可以基本靠吼，也就是我们所说的广播。不同网段的好比不同房间的他们之间正常情况下不能通讯。

IP地址分为4组，8bit（8个二进制）一组，4个组组成了32个二进制。

二进制11111111转换为十进制为255

2.5.二进制转十进制

二进制	1111 1111
十进制	255

二进制11101001转换为十进制为233

二进制	1110 1001
十进制	233

2.6.十进制转二进制

将128除以2得出余数，然后一个个往下除，然后将余数倒叙进行排列

2.7.进制转换计算器方式

打开计算器（搜索中输入calc）

计算器→查看→科学型

选择十进制，输入255

点击二进制，这时候就将十进制转换为二进制。二进制转十进制一样的道理。

2.8.IP地址类型

IP地址类型分为A、B、C、D、E、

A、B、C类：我们生活中常用的类型的IP地址

D类：组播地址在路由协议的时候会讲到几个常用的几个，用户组播地址在CCIE中学习。

E类：仅供Internet实验和开发

注：A类前一位为0，B类前两位为10（其他位任意）；C类前三位为110（其他位任意）；D类前四位为1110（其他位任意）；E类前五位为11110（其他位任意），其中127和0开头的为特殊地址；

A、B、C三类IP地址的组成

网络部分（NETWORK）

主机部分（HOST）

IP地址的范围和作用思维导图如下：

IP地址中的特殊地址

公网地址和私网地址

三、IP地址分为有类和无类

3.1.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。

3.2.什么是掩码（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。

3.3.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

3.4.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：

3.5 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

3.6.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

因为c<7

所以c=0*16=0

所以网络地址为192.168.1.0

例如2：

192.168.1.101/30

a=30-24=6

b=2^(8-6)=4

因为c<101

所以c=4*25=100

所以网络地址为192.168.1.100

3.7.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：2ⁿ

可用主机数为:2ⁿ-2

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

3.8.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。

3.9.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？

首先要5台主机

2^n-2>5

所以n最小取值为3，掩码为29

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。

3.10.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。

3.11.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。

3.12.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。

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。

如有需要再进行更新IP相关内容。

四、测试

4.1.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。

4.2.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）

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公众号：IT逼逼（ID：itbibidao）

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