一、IP地址的格式

IP地址是一種網(wǎng)絡(luò)編碼，用來(lái)唯一標(biāo)識(shí)網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備，以確保主機(jī)間正常通信。IP地址由32位二進(jìn)制（32-bit）組成。

特點(diǎn)

?唯一性：每個(gè)IP地址在同一時(shí)間內(nèi)唯一標(biāo)識(shí)一個(gè)設(shè)備。

?結(jié)構(gòu)：IP地址由兩部分組成，分別是網(wǎng)絡(luò)部分和主機(jī)部分。

二、IP地址的分類

2.1 IP地址的組成部分

IP地址由四段數(shù)字組成，每段取值范圍為0-255。具體兩大部分組成：

?網(wǎng)絡(luò)部分（Network）：用于識(shí)別子網(wǎng)或網(wǎng)絡(luò)。

?主機(jī)部分（Host）：用于識(shí)別網(wǎng)絡(luò)中的具體設(shè)備。

2.2 IP地址分類

IP地址分為A、B、C、D、E五類，每一類有不同的劃分規(guī)則和用途。 在這里插入圖片描述

常用A、B、C三類IP地址的組成

A、B、C類IP地址的網(wǎng)絡(luò)部分和主機(jī)部分占位不同。

私有IP地址

私有IP地址是專門為企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的，不能在互聯(lián)網(wǎng)中使用。私有地址包括以下三組：

?A類：10.0.0.0 ~ 10.255.255.255

?B類：172.16.0.0 ~ 172.31.255.255

?C類：192.168.0.0 ~ 192.168.255.255

2.3子網(wǎng)掩碼

子網(wǎng)掩碼用于確定IP地址的網(wǎng)絡(luò)地址。子網(wǎng)掩碼由32個(gè)二進(jìn)制位組成。

?網(wǎng)絡(luò)部分：用1表示

?主機(jī)部分：用0表示

通過(guò)IP地址和子網(wǎng)掩碼進(jìn)行邏輯“與”運(yùn)算，可以得到網(wǎng)絡(luò)地址。

?與運(yùn)算規(guī)則：

? 0和任何數(shù)相與都等于0

? 1和任何數(shù)相與都等于任何數(shù)本身

A、B、C三類地址的默認(rèn)子網(wǎng)掩碼

?A類：255.0.0.0

?B類：255.255.0.0

?C類：255.255.255.0

三、二進(jìn)制與十進(jìn)制

3.1 二進(jìn)制

?特點(diǎn)：

? 基數(shù)為2

? 數(shù)值部分用0和1表示

? 逢二進(jìn)一

?二進(jìn)制轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制的方法：

?上標(biāo)法：將二進(jìn)制數(shù)每一位乘以對(duì)應(yīng)的2的冪次，然后相加。（上標(biāo)法，加一加）

3.2 十進(jìn)制

?特點(diǎn)：

? 基數(shù)為10

? 數(shù)值部分用0、1、2、3、4、5、6、7、8、9表示

? 逢十進(jìn)一

?十進(jìn)制轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制的方法：

?余數(shù)法：不斷除以2，記錄余數(shù)，然后將余數(shù)逆序排列。（余數(shù)法，順一把）

四、IP地址的規(guī)劃

4.1 子網(wǎng)劃分的原因

? 滿足不同網(wǎng)絡(luò)對(duì)IP地址的需求

? 實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的層次性

? 節(jié)省IP地址

4.2 根據(jù)IP地址分類劃分子網(wǎng)

?有類地址：有類地址是一種傳統(tǒng)的IP地址分配方法，將IP地址劃分為五類：A類、B類、C類、D類和E類。每一類有固定的網(wǎng)絡(luò)和主機(jī)部分比例，且子網(wǎng)掩碼也有默認(rèn)值。 例如A類地址掩碼8位、B類地址掩碼16位、C類地址掩碼24位。

?無(wú)類地址：也稱為無(wú)類別域間路由（CIDR，Classless Inter-Domain Routing），是一種靈活的IP地址分配和路由方法，不受有類地址的固定子網(wǎng)掩碼限制。無(wú)類地址允許根據(jù)實(shí)際需求劃分子網(wǎng)，從而更有效地利用IP地址。 簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是根據(jù)需求對(duì)IP地址進(jìn)行子網(wǎng)劃分，使劃分后的IP地址不再具備有類地址的特征。

4.3 子網(wǎng)劃分的原理

子網(wǎng)劃分理解

如：將192.168.1.0/24劃分成4個(gè)小網(wǎng)段

?步驟：將主機(jī)位劃分到網(wǎng)絡(luò)位，增加子網(wǎng)位。

C類地址劃分

? IP地址經(jīng)過(guò)一次子網(wǎng)劃分后，被分為三個(gè)部分：網(wǎng)絡(luò)位、子網(wǎng)位和主機(jī)位。

?子網(wǎng)數(shù)：2^n，其中n為子網(wǎng)部分位數(shù)。

?有效主機(jī)數(shù)：2^N-2，其中N為主機(jī)部分位數(shù)。

4.4 判斷IP地址的可用性

例：子網(wǎng)地址與廣播地址計(jì)算

目標(biāo)：計(jì)算159.64.25.100/25的子網(wǎng)地址和廣播地址，并寫出二進(jìn)制的子網(wǎng)掩碼和二進(jìn)制的IP地址。

步驟：

1.寫出IP地址的二進(jìn)制形式：

? 159.64.25.100 = 10011111.01000000.00011001.01100100

2.寫出子網(wǎng)掩碼的二進(jìn)制形式：

? /25表示子網(wǎng)掩碼有25位1，即：11111111.11111111.11111111.10000000

? 子網(wǎng)掩碼：255.255.255.128

3.計(jì)算子網(wǎng)地址：

? 將IP地址和子網(wǎng)掩碼按位進(jìn)行“與”運(yùn)算：

? 10011111.01000000.00011001.01100100

? 11111111.11111111.11111111.10000000

? 結(jié)果：10011111.01000000.00011001.00000000

? 子網(wǎng)地址：159.64.25.0

4.計(jì)算廣播地址：

? 子網(wǎng)地址的主機(jī)部分全為1：

? 10011111.01000000.00011001.01111111

? 廣播地址：159.64.25.127

結(jié)果：

? 子網(wǎng)地址：159.64.25.0

? 廣播地址：159.64.25.127
在這里插入圖片描述

4.5 子網(wǎng)劃分的軟硬規(guī)則

軟規(guī)則

輔助性規(guī)則，目的是方便網(wǎng)絡(luò)管理員的統(tǒng)一管理。

? 例：給某大廈的10層分配地址192.168.10.0/24，12層分配192.168.12.0/24。

硬規(guī)則

根據(jù)實(shí)際情況制定合理的劃分方法。

? 例：查看網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)，包括每個(gè)部門擁有的主機(jī)數(shù)，確定需要的子網(wǎng)數(shù)，每個(gè)子網(wǎng)需要的IP地址數(shù)和使用的掩碼。

4.6 IP地址規(guī)劃的原則

規(guī)劃原則

?唯一性：每個(gè)IP地址唯一標(biāo)識(shí)一個(gè)設(shè)備。

?可擴(kuò)展性：規(guī)劃時(shí)考慮到未來(lái)擴(kuò)展的需求。

?連續(xù)性：地址分配應(yīng)盡量連續(xù)，避免碎片化。

?實(shí)意性：IP地址的分配應(yīng)有實(shí)際意義，便于管理。

IP地址規(guī)劃注意事項(xiàng)

?互聯(lián)地址：用于路由器間的互聯(lián)。

?Loopback地址：用于設(shè)備的自環(huán)測(cè)試。

?網(wǎng)關(guān)地址：網(wǎng)絡(luò)的出入口地址。

4.7 拓展：VLSM（可變長(zhǎng)子網(wǎng)掩碼）

介紹

可變長(zhǎng)子網(wǎng)掩碼（Variable Length Subnet Mask，VLSM）是一種靈活的子網(wǎng)劃分方法，它允許根據(jù)具體需求對(duì)一個(gè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行多次、不同長(zhǎng)度的子網(wǎng)劃分。與傳統(tǒng)的固定長(zhǎng)子網(wǎng)掩碼（FLSM）不同，VLSM提高了IP地址的利用率和網(wǎng)絡(luò)的靈活性，適用于復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

VLSM的優(yōu)點(diǎn)

1.提高地址利用率：通過(guò)精確地劃分子網(wǎng)，減少了IP地址的浪費(fèi)。

2.靈活性更高：可以根據(jù)不同子網(wǎng)的需求分配不同長(zhǎng)度的子網(wǎng)掩碼，適應(yīng)多種網(wǎng)絡(luò)規(guī)模。

3.更有效的路由管理：減少路由表的條目數(shù)量，提高路由效率。

VLSM的實(shí)現(xiàn)步驟

1.確定子網(wǎng)需求：分析網(wǎng)絡(luò)需求，確定每個(gè)子網(wǎng)所需的主機(jī)數(shù)量。

2.計(jì)算子網(wǎng)掩碼：根據(jù)每個(gè)子網(wǎng)的主機(jī)數(shù)量計(jì)算所需的子網(wǎng)掩碼。

3.劃分子網(wǎng)：從網(wǎng)絡(luò)地址開(kāi)始，按需分配子網(wǎng)掩碼，將網(wǎng)絡(luò)劃分為不同的子網(wǎng)。

4.分配IP地址：將子網(wǎng)劃分后生成的IP地址塊分配給各個(gè)子網(wǎng)。

示例

假設(shè)一個(gè)公司有一個(gè)網(wǎng)絡(luò)192.168.1.0/24，需要?jiǎng)澐殖伤膫€(gè)子網(wǎng)，分別滿足以下需求：

? 子網(wǎng)1：需要50個(gè)主機(jī)

? 子網(wǎng)2：需要20個(gè)主機(jī)

? 子網(wǎng)3：需要10個(gè)主機(jī)

? 子網(wǎng)4：需要5個(gè)主機(jī)

步驟1：確定子網(wǎng)需求

1.子網(wǎng)1：50個(gè)主機(jī)需要6位主機(jī)位（2^6 = 64，減去網(wǎng)絡(luò)地址和廣播地址，實(shí)際可用62個(gè)）。

2.子網(wǎng)2：20個(gè)主機(jī)需要5位主機(jī)位（2^5 = 32，減去網(wǎng)絡(luò)地址和廣播地址，實(shí)際可用30個(gè)）。

3.子網(wǎng)3：10個(gè)主機(jī)需要4位主機(jī)位（2^4 = 16，減去網(wǎng)絡(luò)地址和廣播地址，實(shí)際可用14個(gè)）。

4.子網(wǎng)4：5個(gè)主機(jī)需要3位主機(jī)位（2^3 = 8，減去網(wǎng)絡(luò)地址和廣播地址，實(shí)際可用6個(gè)）。

步驟2：計(jì)算子網(wǎng)掩碼

1.子網(wǎng)1：/26（255.255.255.192）

2.子網(wǎng)2：/27（255.255.255.224）

3.子網(wǎng)3：/28（255.255.255.240）

4.子網(wǎng)4：/29（255.255.255.248）

步驟3：劃分子網(wǎng)

1.子網(wǎng)1：192.168.1.0/26

? 地址范圍：192.168.1.0 - 192.168.1.63

2.子網(wǎng)2：192.168.1.64/27

? 地址范圍：192.168.1.64 - 192.168.1.95

3.子網(wǎng)3：192.168.1.96/28

? 地址范圍：192.168.1.96 - 192.168.1.111

4.子網(wǎng)4：192.168.1.112/29

? 地址范圍：192.168.1.112 - 192.168.1.119

步驟4：分配IP地址

?子網(wǎng)1：分配給需要50個(gè)主機(jī)的部門

?子網(wǎng)2：分配給需要20個(gè)主機(jī)的部門

?子網(wǎng)3：分配給需要10個(gè)主機(jī)的部門

?子網(wǎng)4：分配給需要5個(gè)主機(jī)的部門

VLSM與FLSM對(duì)比

總結(jié)

?IP地址格式分類：了解IP地址的組成和分類。

?私有IP地址、子網(wǎng)掩碼：了解私有IP地址和子網(wǎng)掩碼的作用。

?二進(jìn)制與十進(jìn)制互轉(zhuǎn)：掌握IP地址的二進(jìn)制與十進(jìn)制轉(zhuǎn)換方法。

?子網(wǎng)劃分的原因和原理：理解子網(wǎng)劃分的目的和方法。

?子網(wǎng)劃分硬軟規(guī)則：掌握子網(wǎng)劃分的軟硬規(guī)則。

?IP地址規(guī)劃的原則：掌握IP地址規(guī)劃的基本原則和注意事項(xiàng)。

?判斷是否為合法的主機(jī)地址：通過(guò)實(shí)例學(xué)習(xí)如何在應(yīng)用場(chǎng)景中規(guī)劃。

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