【科普】IP地址詳解-你,是誰？(二）

我聽見了你的聲音
也藏著顆不敢見的心
薛之謙--《我好像在哪見過你》

IP這個(gè)單詞隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)達(dá)而被人們熟知，但其中還藏著諸多內(nèi)容不被人所熟知，那么今次接著上回詳解的內(nèi)容往下講，同時(shí)在這里也要向?yàn)檫@篇文章提出意見和鼓勵(lì)的知友們真摯的道聲謝，感謝你們的支持和鼓勵(lì)，祝好。

1. IP地址分為有類和無類

1.1 簡介

在我們的實(shí)現(xiàn)生活I(lǐng)P地址分為有類和無類。

有類（主類）IP地址：主要分為A、B、C類，每種類型固定的掩碼。

無類IP地址：無論哪種類型的IP地址都沒有固定掩碼。

1.2 什么是掩碼（子網(wǎng)掩碼）？

子網(wǎng)掩碼不能單獨(dú)存在，它必須結(jié)合IP地址一起使用。子網(wǎng)掩碼只有一個(gè)作用，就是將某個(gè)IP地址劃分成網(wǎng)絡(luò)地址和主機(jī)地址兩部分。

簡單點(diǎn)說就像隔房間的墻，把大房間分割成一個(gè)個(gè)小房間。

2. 無類的IP地址規(guī)劃

比如有類：B類網(wǎng)段172.16.0.0，使用自然掩碼255.255.0.0

2.1 區(qū)分主類和無類的使用方式

當(dāng)使用172.16.0.0主類方式劃分網(wǎng)段。以下網(wǎng)絡(luò)地址規(guī)劃是錯(cuò)誤（在不使用NAT情況下是錯(cuò)誤的，NAT在后面的章節(jié)進(jìn)行介紹）

因?yàn)椋?/p>

172.16.4.1/16的網(wǎng)絡(luò)地址是172.16.0.0

172.16.8.1/16的網(wǎng)絡(luò)地址是172.16.0.0

網(wǎng)絡(luò)地址一樣172.16.0.0=172.16.0.0

所以172.16.4.1/16和172.16.8.1/16是同一網(wǎng)段，這兩臺(tái)計(jì)算機(jī)中間隔著路由器需要在不同的網(wǎng)段。

錯(cuò)誤的地址規(guī)劃：

比如無類：172.16.0.0無類的方式劃分網(wǎng)段。以下網(wǎng)絡(luò)地址規(guī)劃是正確；

因?yàn)椋?/p>

172.16.4.1/24的網(wǎng)絡(luò)地址是172.16.4.0

172.16.8.1/24的網(wǎng)絡(luò)地址是172.16.8.0

網(wǎng)絡(luò)地址不一樣172.16.4.0≠172.16.8.0

所以172.16.4.1/24和172.16.8.1/24是不同網(wǎng)段，這兩臺(tái)計(jì)算機(jī)中間隔著路由器需要在不同的網(wǎng)段；

正確的地址規(guī)劃：

2.2 掩碼的表示方式

192.168.1.7/28表示的方式如下

 掩碼的計(jì)算公式

變量

a:掩碼；

b:8的最大倍數(shù)（b決定了有多少個(gè)255）；

c:尾數(shù)（以下思維導(dǎo)圖內(nèi)容）；

計(jì)算公式

a-8*b=c

掩碼的表示，對應(yīng)轉(zhuǎn)換，其他的掩碼以此類推；

 例子

比如掩碼/20，c=20-8*2=4

a=20

b=2

c=4

b=2表示的方式有2個(gè)255；

c=4尾數(shù)為240；最后一組用0填充，255.255.240.0

2.3 網(wǎng)絡(luò)地址計(jì)算方式

在無類地址中，網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換方式；

 計(jì)算方式1

將IP地址通過子網(wǎng)掩碼計(jì)算出網(wǎng)絡(luò)地址，首先將十進(jìn)制的IP地址和子網(wǎng)掩碼轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制；

對IP和子網(wǎng)掩碼，進(jìn)行與運(yùn)算，兩個(gè)都為1時(shí)候?yàn)?，任何一個(gè)為0得出結(jié)果為0；

例如：192.168.1.7/28計(jì)算

 計(jì)算方式2

變量

a=子網(wǎng)掩碼-8*倍數(shù)(a小于等于8)

b=地址數(shù)

c=網(wǎng)絡(luò)地址

公式

b=2^(8-a)

c=b*整數(shù)倍 (c為最接近主機(jī)地址的網(wǎng)絡(luò)地址)

c≤主機(jī)地址 （b為最接近主機(jī)地址）

 例如1：

192.168.1.7/28

a=28-24=4

b=16

c≤0

所以網(wǎng)絡(luò)地址為192.168.1.0

 例如2：

192.168.1.101/22

a=22-16=6

b=2^(8-6)=4

c≤1（192.168.1.0的第三組為1）

c=0*4=0

所以網(wǎng)絡(luò)地址為192.168.0.0

2.4 主機(jī)數(shù)計(jì)算

在一個(gè)網(wǎng)段中能夠支持多少個(gè)主機(jī)使用呢？下面我們來計(jì)算下主機(jī)數(shù)。在主機(jī)數(shù)的計(jì)算中我們要注意減去2個(gè)地址，這兩個(gè)地址分別是網(wǎng)絡(luò)地址和廣播地址。

主機(jī)數(shù)為：

可用主機(jī)數(shù)為 :

例如192.168.1.0/24能夠支持多少個(gè)主機(jī)？

2^8-2=254

所以能支持254個(gè)IP地址

例如192.168.0.0/22能夠支持多少個(gè)主機(jī)？

2^10-2=1022

所以能支持1022個(gè)IP地址

2.5 子網(wǎng)數(shù)計(jì)算

a能夠支持最大的主機(jī)的子網(wǎng)掩碼

b能夠支持最小的主機(jī)的子網(wǎng)掩碼

2^(b-a)=子網(wǎng)數(shù)

比如192.168.1.0/24能夠分配多少個(gè)/27子網(wǎng)掩碼的網(wǎng)段？

2^(27-24)=8

能夠支持8個(gè)子網(wǎng)數(shù)。

2.6 案例

某公司分配到C類地址201.222.5.0。假設(shè)需要20個(gè)子網(wǎng)，每個(gè)子網(wǎng)有5臺(tái)主機(jī)，我們該如何劃分？

1. 首先要5臺(tái)主機(jī)

2^n-2>5

所以n最小取值為3，掩碼為29

2. 能夠支持多少個(gè)子網(wǎng)？

首先C類地址那掩碼為/24位，然后進(jìn)行無類掩碼/29位，計(jì)算2^(29-24)=32

能夠支持32個(gè)子網(wǎng)數(shù)。

2.7 無類地址進(jìn)行劃分

例子:B類地址子網(wǎng)變長

B類地址從原來的/16變?yōu)?24，掩碼進(jìn)行變長，這時(shí)候使用的是VLSM（可變長的子網(wǎng)掩碼）；

掩碼邊長使網(wǎng)段的主機(jī)數(shù)減少，但增加了子網(wǎng)數(shù)量；

舉個(gè)例子，在現(xiàn)實(shí)生活中買100平米的房子，大多數(shù)人都會(huì)將房子分割成一個(gè)個(gè)功能區(qū)房間，餐廳，廚房等，雖然每個(gè)房間面積變小但是功能區(qū)分割清楚。這個(gè)跟我們IP地址進(jìn)行VLSM意思一樣，在/16的時(shí)候地址空間是很大，但是沒法進(jìn)行細(xì)分各個(gè)網(wǎng)段的功能；

掩碼 主機(jī)數(shù) 子網(wǎng)數(shù)

/16 65534 1

/24 254 256

比如172.16.0.0/16變長為/24這時(shí)候，地址范圍、網(wǎng)絡(luò)地址、廣播地址產(chǎn)生變化，可以將容納更多的網(wǎng)段，但減少每個(gè)網(wǎng)段承載的主機(jī)數(shù)量。

例子:C類地址子網(wǎng)變長

C類地址從原來的/24變?yōu)?29，掩碼進(jìn)行變長，這時(shí)候使用的是VLSM（可變長的子網(wǎng)掩碼）；

掩碼邊長使網(wǎng)段的主機(jī)數(shù)減少，但增加了子網(wǎng)數(shù)量；

舉個(gè)例子，在現(xiàn)實(shí)生活中買50平米的房子，雖然房子小，但是還是會(huì)將房子分割成一個(gè)個(gè)功能區(qū)房間，餐廳，廚房等，雖然每個(gè)房間面積變小但是功能區(qū)分割清楚。在/24的時(shí)候地址空間是雖然不大，但是沒法進(jìn)行細(xì)分各個(gè)網(wǎng)段的功能；

掩碼 主機(jī)數(shù) 子網(wǎng)數(shù)

/24 254 1

/29 6 32

比如192.168.5.0/24變長為/29這時(shí)候，地址范圍、網(wǎng)絡(luò)地址、廣播地址產(chǎn)生變化，可以將容納更多的網(wǎng)段，但減少每個(gè)網(wǎng)段承載的主機(jī)數(shù)量。

2.8 子網(wǎng)掩碼變長路由匯總

子網(wǎng)掩碼變長以后使路由更容易進(jìn)行匯總，比如右側(cè)有多個(gè)192.168.1.x的網(wǎng)段，這時(shí)候只需要發(fā)布一條192.168.1.0/24路由就可以進(jìn)行匯總，而且大大降低了地址的浪費(fèi)，在后面講到路由和現(xiàn)網(wǎng)地址規(guī)劃內(nèi)容就可知道匯總的重要性。

2.9 CIDR的使用

在現(xiàn)實(shí)網(wǎng)絡(luò)中路由條目數(shù)決定了設(shè)備的運(yùn)行效率，就跟電腦開應(yīng)用程序一樣，太多的運(yùn)用程序占用大量的內(nèi)容，使機(jī)器變慢。路由也是一樣會(huì)占用設(shè)備的內(nèi)存，路由條目數(shù)越多設(shè)備運(yùn)行越慢。所以有效的路由匯總可以大大的減少設(shè)備的運(yùn)行壓力。

比如以下右側(cè)的有3條C類路由，這時(shí)候在通告?zhèn)€周圍的鄰居的時(shí)候，正常情況下要3條路由。這時(shí)候如果使用CIDR將3條路由匯總為1條路由發(fā)布，可以減少設(shè)備的壓力。

2.10 生活小實(shí)驗(yàn)，網(wǎng)段測試

實(shí)驗(yàn)1：

1.設(shè)備

兩臺(tái)電腦A和B。（電腦要關(guān)閉防火墻）

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.步驟

然后在A電腦運(yùn)行輸入cmd

在窗口下ping 192.168.1.130

這時(shí)候是能夠通的。

實(shí)驗(yàn)2：

1.設(shè)備：

兩臺(tái)電腦A和B。（電腦要關(guān)閉防火墻）

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.步驟

然后在A電腦運(yùn)行輸入cmd

在窗口下ping 192.168.1.130

這時(shí)候是不能通的。

總結(jié)：正常情況下處于同一網(wǎng)段的設(shè)備能通訊，不同網(wǎng)段的設(shè)備不能通訊（通過三層設(shè)備網(wǎng)關(guān)能通）

IP地址就先講到這，還有很多地方還未說全，很多涉及到網(wǎng)絡(luò)地址設(shè)計(jì)的內(nèi)容，網(wǎng)絡(luò)中的地址不止這么簡單，各種用法，比如業(yè)務(wù)地址、物理地址、邏輯地址等等。