如何計算IP位址及CIDR,子網路遮罩計算

　　如何計算IP位址及CIDR

　　一、 IP位址概念

　　IP位址是一個32位的二進制數，它由網絡ID和主機ID兩部份組成，用來在網絡中唯一的辨別的一台計算機。網絡ID用來辨別計算機所處的網段；主 機ID用來辨別計算機在網段中的位置。IP位址通常用4組3位十進制數表示，中間用“.”分隔。比如，192.168.0.1。

　　補充（IPv6）：前面所講的32位IP位址稱之為IPv4，随着資訊技術的發展，IPv4可用IP位址數目已經不能滿足人們日常的需要，據權威機 構預測到2010年要充分應用資訊技術，每個人至少需要10個IP位址，比如：計算機、筆記本、手機和智能化冰箱等。為了解決該問題開發了IPv6規 範，IPv6用128位表示IP位址，其表示為8組4位16進制數，中間為“：”分隔。比 如，AB32:33ea:89dc:cc47:abcd:ef12:abcd:ef12。

　　二、IP位址分類

　　為了友善IP尋址将IP位址劃分為A、B、C、D和E五類，每類IP位址對各個IP位址中用來表示網絡ID和主機ID的位數作了明确的規定。當主機ID的位數确定之後，一個網絡中是多能夠包含的計算機數目也就确定，使用者可根據企業需要靈活選擇一類IP位址建構網絡結構。

　　A類

　　A類位址用IP位址前8位表示網絡ID，用IP位址後24位表示主機ID。A類位址用來表示網絡ID的第一位必須以0開始，其他7位可以是任意值， 當其他7位全為0是網絡ID最小，即為0；當其他7位全為1時網絡ID最大，即為127。網絡ID不能為0，它有特殊的用途，用來表示所有網段，是以網絡 ID最小為1；網絡ID也不能為127；127用來作為網絡回路​​測試​​用。是以A類網絡網絡ID的有效範圍是1-126共126個網絡，每個網絡可以包含 224-2台主機。

　　B類

　　B類位址用IP位址前16位表示網絡ID，用IP位址後16位表示主機ID。B類位址用來表示網絡ID的前兩位必須以10開始，其他14位可以是任 意值，當其他14位全為0是網絡ID最小，即為128；當其他14位全為1時網絡ID最大，第一個位元組數最大，即為191。B類IP位址第一個位元組的有效 範圍為128－191，共16384個B類網絡；每個B類網絡可以包含216-2台主機（即65534台主機）。

　　C類

　　C類位址用IP位址前24位表示網絡ID，用IP位址後8位表示主機ID。C類位址用來表示網絡ID的前三位必須以110開始，其他21位可以是任 意值，當其他22位全為0是網絡ID最小，IP位址的第一個位元組為192；當其他22位全為1時網絡ID最大，第一個位元組數最大，即為223。C類IP地 址第一個位元組的有效範圍為192－223，共2097152個C類網絡；每個C類網絡可以包含28-2台主機（即254台主機）。

　　D類

　　D類位址用來多點傳播使用，沒有網絡ID和主機ID之分，D類IP位址的第一個位元組前四位必須以1110開始，其他28位可以是任何值，則D類IP位址的有效範圍為224.0.0.0到239.255.255.255。

　　E類

　　E類位址保留實驗用，沒有網絡ID和主機ID之分，E類IP位址的第一位元組前四位必須以1111開始，其它28位可以是任何值，則E類IP位址的有效範圍為240.0.0.0至255.255.255.254。其中255.255.255.2555表示廣播位址。

　　在實際應用中，隻有A、B和C三類IP位址能夠直接配置設定給主機，D類和E類不能直接配置設定給計算機。

　　三、 網絡ID、主機ID和子網路遮罩

　　網絡ID用來表示計算機屬于哪一個網絡，網絡ID相同的計算機不需要通過​​路由​​器連接配接就能夠直接通信，我們把網絡ID相同的計算機組成一個網絡稱之為本地網絡（網段）；網絡ID不相同的計算機之間通信必須通過路由器連接配接，我們把網絡ID不相同的計算機稱之為遠端計算機。

　　當為一台計算機配置設定IP位址後，該計算機的IP位址哪部份表示網絡ID，哪部份表示主機ID，并不由IP位址所屬的類來确定，而是由子網路遮罩确定。子網确定一個IP位址屬于哪一個子網。

　　子網路遮罩的格式是以連續的255後面跟連續的0表示，其中連續的255這部份表示網絡ID；連續0部份表示主機ID。比如，子網路遮罩255.255.0.0和255.255.255.0。

　　根據子網路遮罩的格式可以發現，子網路遮罩有0.0.0.0、255.0.0.0、255.255.0.0、255.255.255.0和 255.255.255.255共五種。采用這種格式的子網路遮罩每個網絡中主機的數目相差至少為256倍，不利于靈活根據企業需要配置設定IP位址。比如，一 個企業有2000台計算機，使用者要麼為其配置設定子網掩為255.255.0.0，那麼該網絡可包含65534台計算機，将造成63534個IP位址的浪費； 要麼使用者為其配置設定8個255.255.255.0網絡，那麼必須用路由器連接配接這個8個網絡，造成網絡管理和維護的負擔。

　　網絡ID是IP位址與子網路遮罩進行與運算獲得，即将IP位址中表示主機ID的部份全部變為0，表示網絡ID的部份保持不變，則網絡ID的格式與IP位址相同都是32位的二進制數；主機ID就是表示主機ID的部份。

　　例1：IP位址：192.168.23.35　子網路遮罩：255.255.0.0

　　網絡ID:192.168.0.0 主機ID:23.35

　　例2：IP位址:192.168.23.35 子網路遮罩：255.255.255.0

　　網絡ID:192.168.23.0 主機ID:35

　　四、子網和CIDR

　　将正常的子網路遮罩轉換為二進制，将發現子網掩格式為連續的二進制1跟連續0，其中子網路遮罩中為1的部份表示網絡ID，子網掩中為0的表示主機ID。比如255.255.0.0轉換為二進制為11111111 11111111 00000000 00000000。

　　在前面所舉的例子中為什麼不用連續的1部份表示網絡ID，連續的0部份表示主機ID呢？答案是肯定的，采用這種方案的IP尋址技術稱之為無類域間路 由（CIDR）。CIDR技術用子網路遮罩中連續的1部份表示網絡ID，連續的0部份表示主機ID。比如，網絡中包含2000台計算機，隻需要用11位表示 主機ID，用21位表網絡ID，則子網路遮罩表示為11111111.11111111.11100000.00000000，轉換為十進制則為 255.255.224.0。此時，該網絡将包含2046台計算機，既不會造成IP位址的浪費，也不會利用路由器連接配接網絡，增加額外的管理維護量。

　　CIDR表示方法：IP位址/網絡ID的位數，比如192.168.23.35/21，其中用21位表示網絡ID。

　　例1：192.168.23.35/21

　　子網路遮罩：11111111 11111111 11111000 00000000則為255.255.248.0

　　網絡ID：192.168.00010111.0（其中第三個位元組紅色部分表示網絡ID，其他表示主機ID，網絡ID是表示網絡ID部份保持不變主機ID全部變為0）則網絡ID為192.168.16.0

　　起始IP位址：192.168.16.1（主機ID不能全為0，全為0表示網絡ID最後一位為1）

　　結束IP位址：192.168.00010111.11111110（主機ID不能全為1，全為1表示本地廣播）則結束IP位址為：192.168.23.254。

　　例2：将163.135.0.0劃分為16個子網，計算前兩個子網的網絡ID、子網路遮罩、起止IP位址。

　　第1步：用CIDR表示163.135.0.0/20，則子網路遮罩為255.255.240（11110000）.0。

　　第2步：第一網絡ID（子網路遮罩與IP位址與運算）：163.135.0.0

　　第一個IP位址：163.135.0.1　結束IP位址：163.135.15.254；

　　第3步：第二網絡ID：163.135.16.0

　　第一個IP位址：163.135.16.1　結束IP位址：163.135.31.254。

　　五、子網路遮罩和網絡ID的快速計算方法

　　CIDR的子網路遮罩都是連續的1跟連接配接的0表示，則子網路遮罩有以下幾種表示方法：

　　0000 0000　　　0

　　1000 0000　　　128

　　1100 0000　　　128＋64＝192

　　1110 0000　　　128＋64＋32＝224

　　1111 0000　　　255－15＝240

　　1111 1000　　　255－7＝248

　　1111 1100　　　255－3＝252

　　1111 1110　　　255－1＝254

　　1111 1111　　　255

　　大家都知道11111111的十進制數為255，那麼我們怎麼來快速計算子網路遮罩呢？二進制的1=1，11=3，111＝7，1111=15；那麼 1111 1110=255-1，1111 1100=255-3，1111 1000=255-8，1111 0000=255-15這樣是不是就很快呢？隻要我們一旦确定子網路遮罩中有多少位表示網絡ID，那麼我們馬上就可以寫出子網路遮罩了。那麼，對于1000 0000，1100 0000和1110 0000 我們又該怎麼計算呢？27=8則1000 0000=128，1100 0000=128+64，1110 0000=128+64+32，是以我們不需要去記住每一個為多少，隻需要做做簡單的加減法就搞定子網路遮罩的計算。

　　網絡ID的結果大家都知道網絡ID部份不變，主機ID部分全部變為0，那麼在計算網絡ID時，首先看子網路遮罩中有多少位用來表示網絡，相應在将IP 位址轉換為二進制時就隻轉換前面幾位，比如192.168.176.15/19，網絡ID一共19位，則網絡ID前兩個位元組為192.168.X.0發生 變化的為第三個位元組。那麼怎樣快速計算出這個變化的X的值呢？我們知道第三位元組隻有三位表示網絡ID，轉換時176>128，第1位為 1,176－128＝48＜64，第2位為0,48＞32第3位為1，剩下的計算就沒有意義了，全都要轉換為0，則網絡ID為10100000，則網絡 ID為192.168.160.0，這樣計算反而出錯的可能性很小。

　　六、 本地和遠端網絡概念

　　網絡ID相同的計算機稱之為本地網絡，本地網絡中的計算機互相通信不需要路由器連接配接；網絡ID不相同的計算機稱之為遠端網絡，遠端網絡中的計算機要互相通信必須通過路由器連接配接。

　　例1：192.168.10.14/28，192.168.10.15/28，192.168.10.16/28，192.168.10.31/28哪些是合法IP，哪些是非法IP位址？

　　主機ID全為0和主機ID全為1的為非法IP位址：192.168.10.15/28、192.158.10.16/28、192.168.10.31/28都是非法IP位址。

　　例2：192.168.10.14/28，192.168.10.15/28，192.168.10.16/28哪個不是同一網段？

　　網絡ID相同的就屬于同一網段，則192.168.10.16/28不屬于同一網段。

　　七、子網數和主機數的計算方法

　　例：172.168.34.56/20，一共劃分為了多少個子網，各子網可以包含多少台主機。

　　172.168.34.56是一個B類位址，B類位址用16位表示網絡ID，題目中20位表示網絡ID，則子網位數為4位，那麼子網就有24次個（即從0000、0001到1111的16種變化）。

　　由于IP位址是32位，用20位表示網絡ID，則主機ID的位數為12位，則每個子網可以包含212－2個IP位址，即可以包含4096個IP位址。

　　注意：為什麼計算IP位址時要減2，而計算子網數目時不減2呢？IP位址減2的原因是主機ID不能全為0也不能全為1；子網就不存在這個問題。

　　八、 公共IP和私有IP位址

　　IP位址由IANA（Internet位址配置設定機構）管理和配置設定，任何一個IP位址要能夠在Internet上使用就必須由IANA配置設定，IANA 配置設定的能夠在Internet上正常使用的IP位址稱之為公共IP位址；IANA保留了一部份IP位址沒有配置設定給任何機構和個人，這部份IP位址不能在 Internet上使用，此類IP位址就稱之為私有IP位址。為什麼私有IP位址不能在Internet上使用呢？因為Internet上沒有私有IP地 址的路由。私有IP位址範圍包括：

　　A類：10.0.0.0/8

　　B類：172.16.0.0/12 即172.16.0.1-172.31.255.254共16個B類網絡

　　C類：192.168.0.0/16即192.168.0.1-192.168.255.254共256個C類網絡