IP地址专题一：IP地址和子网掩码的基础知识

随着电脑技术的普及和因特网技术的迅猛发展，因特网已作为二十一世纪人类的一种新的生活方式而深入到寻常百姓家。谈到因特网，IP地址就不能不提，因为无论是从学习还是使用因特网的角度来看，IP地址都是一个十分重要的概念，INTERNET的许多服务和特点都是通过IP地址体现出来的。

　　一、IP地址的概念



我们知道因特网是全世界范围内的计算机联为一体而构成的通信网络的总称。联在某个网络上的两台计算机之间在相互通信时，在它们所传送的数据包里都会含有某些附加信息，这些附加信息就是发送数据的计算机的地址和接受数据的计算机的地址。象这样，人们为了通信的方便给每一台计算机都事先分配一个类似我们日常生活中的电话号码一样的标识地址，该标识地址就是我们今天所要介绍的IP地址。根据TCP/IP协议规定，IP地址是由32位二进制数组成，而且在INTERNET范围内是唯一的。例如，某台联在因特网上的计算机的IP地址为：

11010010 01001001 10001100 00000010

很明显，这些数字对于人来说不太好记忆。人们为了方便记忆，就将组成计算机的IP地址的32位二进制分成四段，每段8位，中间用小数点隔开，然后将每八位二进制转换成十进制数，这样上述计算机的IP地址就变成了：210.73.140.2。

二、IP地址的分类



我们说过因特网是把全世界的无数个网络连接起来的一个庞大的网间网，每个网络中的计算机通过其自身的IP地址而被唯一标识的，据此我们也可以设想，在INTERNET上这个庞大的网间网中，每个网络也有自己的标识符。这与我们日常生活中的电话号码很相像，例如有一个电话号码为0515163，这个号码中的前四位表示该电话是属于哪个地区的，后面的数字表示该地区的某个电话号码。与上面的例子类似，我们把计算机的IP地址也分成两部分，分别为网络标识和主机标识。同一个物理网络上的所有主机都用同一个网络标识，网络上的一个主机(包括网络上工作站、服务器和路由器等)都有一个主机标识与其对应?IP地址的4个字节划分为2个部分，一部分用以标明具体的网络段，即网络标识；另一部分用以标明具体的节点，即主机标识，也就是说某个网络中的特定的计算机号码。例如，盐城市信息网络中心的服务器的IP地址为210.73.140.2，对于该IP地址，我们可以把它分成网络标识和主机标识两部分，这样上述的IP地址就可以写成：

网络标识：210.73.140.0

主机标识：　2
合起来写：210.73.140.2

由于网络中包含的计算机有可能不一样多，有的网络可能含有较多的计算机，也有的网络包含较少的计算机，于是人们按照网络规模的大小，把32位地址信息设成三种定位的划分方式，这三种划分方法分别对应于A类、B类、C类IP地址。

1.A类IP地址

一个A类IP地址是指，在IP地址的四段号码中，第一段号码为网络号码，剩下的三段号码为本地计算机的号码。如果用二进制表示IP地址的话，A类IP地址就由1字节的网络地址和3字节主机地址组成，网络地址的最高位必须是“0”。A类IP地址中网络的标识长度为7位，主机标识的长度为24位，A类网络地址数量较少，可以用于主机数达1600多万台的大型网络。

2.B类IP地址

一个B类IP地址是指，在IP地址的四段号码中，前两段号码为网络号码，剩下的两段号码为本地计算机的号码。如果用二进制表示IP地址的话，B类IP地址就由2字节的网络地址和2字节主机地址组成，网络地址的最高位必须是“10”。B类IP地址中网络的标识长度为14位，主机标识的长度为16位，B类网络地址适用于中等规模规模的网络，每个网络所能容纳的计算机数为6万多台。

3.C类IP地址

一个C类IP地址是指，在IP地址的四段号码中，前三段号码为网络号码，剩下的一段号码为本地计算机的号码。如果用二进制表示IP地址的话，C类IP地址就由3字节的网络地址和1字节主机地址组成，网络地址的最高位必须是“110”。C类IP地址中网络的标识长度为21位，主机标识的长度为8位，C类网络地址数量较多，适用于小规模的局域网络，每个网络最多只能包含254台计算机。

除了上面三种类型的IP地址外，还有几种特殊类型的IP地址，TCP/IP协议规定，凡IP地址中的第一个字节以“lll0”开始的地址都叫多点广播地址。因此，任何第一个字节大于223小于240的IP地址是多点广播地址；IP地址中的每一个字节都为0的地址(“0.0.0.0”)对应于当前主机；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；IP地址中凡是以“llll0”的地址都留着将来作为特殊用途使用；IP地址中不能以十进制“127”作为开头，27.1.1.1用于回路测试，同时网络ID的第一个6位组也不能全置为“0”，全“0”表示本地网络。

三、IP的寻址规则　

1.网络寻址规则

A、 网络地址必须唯一。

B、 网络标识不能以数字127开头。在A类地址中，数字127保留给内部回送函数。
C、 网络标识的第一个字节不能为255。数字255作为广播地址。

D、 网络标识的第一个字节不能为“0”，“0”表示该地址是本地主机，不能传送。

2.主机寻址规则

A、主机标识在同一网络内必须是唯一的。

B、主机标识的各个位不能都为“1”，如果所有位都为“1”，则该机地址是广播地址，而非主机的地址。

C、主机标识的各个位不能都为“0”，如果各个位都为“0”，则表示“只有这个网络”，而这个网络上没有任何主机。

　　四、IP子网掩码概述　



1.子网掩码的概念

子网掩码是一个32位地址，用于屏蔽IP地址的一部分以区别网络标识和主机标识，并说明该IP地址是在局域网上，还是在远程网上。

2.确定子网掩码数

用于子网掩码的位数决定于可能的子网数目和每个子网的主机数目。在定义子网掩码前，必须弄清楚本来使用的子网数和主机数目。

定义子网掩码的步骤为：

A、确定哪些组地址归我们使用。比如我们申请到的网络号为 “210.73.a.b”，该网络地址为c类IP地址，网络标识为“210.73”，主机标识为“a.b”。

B、根据我们现在所需的子网数以及将来可能扩充到的子网数，用宿主机的一些位来定义子网掩码。比如我们现在需要12个子网，将来可能需要16个。用第三个字节的前四位确定子网掩码。前四位都置为“1”，即第三个字节为“11110000”，这个数我们暂且称作新的二进制子网掩码。

C、把对应初始网络的各个位都置为“1”，即前两个字节都置为“1”，第四个字节都置为“0”，则子网掩码的间断二进制形式为：“11111111.11111111.11110000.00000000”

D、把这个数转化为间断十进制形式为：“255.255.240.0”

这个数为该网络的子网掩码。

3.IP掩码的标注

A、无子网的标注法

对无子网的IP地址，可写成主机号为0的掩码。如IP地址210.73.140.5，掩码为255.255.255.0，也可以缺省掩码，只写IP地址。

B、有子网的标注法

有子网时，一定要二者配对出现。以C类地址为例。

1.IP地址中的前3个字节表示网络号，后一个字节既表明子网号，又说明主机号，还说明两个IP地址是否属于一个网段。如果属于同一网络区间，这两个地址间的信息交换就不通过路由器。如果不属同一网络区间，也就是子网号不同，两个地址的信息交换就要通过路由器进行。例如：对于IP地址为210.73.140.5的主机来说，其主机标识为00000101，对于IP地址为210.73.140.16的主机来说它的主机标识为00010000，以上两个主机标识的前面三位全是000，说明这两个IP地址在同一个网络区域中。

2.掩码的功用是说明有子网和有几个子网，但子网数只能表示为一个范围，不能确切讲具体几个子网，掩码不说明具体子网号，有子网的掩码格式(对C类地址):主机标识前几位为子网号，后面不写主机，全写0。
小窍门--子网的计算

在思科网络技术学院CCNA教学和考试当中，不少同学在进行IP地址规划时总是很头疼子网和掩码的计算。现在给大家一个小窍门，可以顺利的解决这个问题。

首先，我们看一个CCNA考试中常见的题型：一个主机的IP地址是202.112.14.137，掩码是255.255.255.224，要求计算这个主机所在网络的网络地址和广播地址。

常规办法是把这个主机地址和子网掩码都换算成二进制数，两者进行逻辑与运算后即可得到网络地址。其实大家只要仔细想想，可以得到另一个方法：255.255.255.224的掩码所容纳的IP地址有256－224＝32个（包括网络地址和广播地址），那么具有这种掩码的网络地址一定是32的倍数。而网络地址是子网IP地址的开始，广播地址是结束，可使用的主机地址在这个范围内，因此略小于137而又是32的倍数的只有128，所以得出网络地址是202.112.14.128。而广播地址就是下一个网络的网络地址减1。而下一个32的倍数是160，因此可以得到广播地址为202.112.14.159。可参照下图来理解本例：

CCNA考试中，还有一种题型，要你根据每个网络的主机数量进行子网地址的规划和计算子网掩码。这也可按上述原则进行计算。比如一个子网有10台主机，那么对于这个子网就需要10＋1＋1＋1＝13个IP地址。（注意加的第一个1是指这个网络连接时所需的网关地址，接着的两个1分别是指网络地址和广播地址。）13小于16（16等于2的4次方），所以主机位为4位。而256－16＝240，所以该子网掩码为255.255.255.240。

如果一个子网有14台主机，不少同学常犯的错误是：依然分配具有16个地址空间的子网，而忘记了给网关分配地址。这样就错误了，因为14＋1＋1＋1＝17 ，大于16，所以我们只能分配具有32个地址（32等于2的5次方）空间的子网。这时子网掩码为：255.255.255.224。

三、 IP 地址的局限性

最初的因特网设计者没有预想到网络会有如此快速地发展，因此现在网络面临的问题都可以追溯到因特网发展的早期决策上，IP地址的分配更能体现这点。

目前使用的IPv4地址使用32位的地址，即在IPv4的地址空间中有232（4,294,967,296，约为43亿）个地址可用。这样的地址空间在因特网早期看来几乎是无限的，于是便将IP地址根据申请而按类别分配给某个组织或公司，而很少考虑是否真的需要这么多个地址空间，没有考虑到IPv4地址空间最终会被用尽。

因此，IPv4地址是按照网络的大小（所使用的IP地址数）来分类的，它的编址方案使用"类"的概念。A、B、C三类IP地址的定义很容易理解，也很容易划分，但是在实际网络规划中，它们并不利于有效地分配有限的地址空间。对于A、B类地址，很少有这么大规模的公司能够使用，而C类地址所容纳的主机数又相对太少。所以有类别的IP地址并不利于有效地分配有限的地址空间，不适用于网络规划。

在这种情况下，人们开始致力于下一代因特网协议--IPv6的研究。由于现在IPv6的协议并不完善和成熟，需要长期的试验验证，因此，IPv4到IPv6的完全过渡将是一个比较长的过程，在过渡期间我们仍然需要在IPv4上实现网络间的互连。而在90年代初期引入了变长子网掩码（VLSM）和无类域间路由（CIDR）等机制，作为目前过渡时期提高IPv4地址空间使用效率的短期解决方案起到了很大的作用。

　　五、IP的其他事项　

1.一般国际互联网信息中心在分配IP地址时是按照网络来分配的，因此只有说到网络地址时才能使用A类、B类、C类的说法；

2.在分配网络地址时，网络标识是固定的，而计算机标识是可以在一定范围内变化的，下面是三类网络地址的组成形式：

A类地址：73.0.0.0

B类地址：160.153.0.0

C类地址：210.73.140.0

上述中的每个0均可以在0~255之间进行变化。

3.因为IP地址的前三位数字已决定了一个IP地址是属于何种类型的网络，所以A类网络地址将无法再分成B类IP地址，B类IP地址也不能再分成C类IP地址。

4.在谈到某一特定的计算机IP地址时不宜使用A类、B类、C类的说法，但可以说主机地址是属于哪一个A类、B类、C类网络了。

通过上面的学习，大家对IP地址肯定有了了解。有了IP地址大家就可以发送电子邮件了，并且可以获得Internet网上的其他信息，例如可以获得Internet上的WWW服务、BBS服务、FTP服务等等。