IP位址分類以及子網組建

IP位址被用來給Internet上的電腦一個編号。大家日常見到的情況是每台聯網的PC上都需要有IP位址，才能正常通信。我們可以把“個人電腦”比作“一台電話”，那麼“IP位址”就相當于“電話号碼”，而Internet中的路由器，就相當于電信局的“程控式交換機”。 

IP位址是一個32位的二進制數，通常被分割為4個“8位二進制數”（也就是4個位元組）。IP位址通常用“點分十進制”表示成【a.b.c.d】的形式，其中，a,b,c,d都是0~255之間的十進制整數。例：點分十進IP位址【100.4.5.6】，實際上是32位二進制數【01100100.00000100.00000101.00000110】

IP位址分為A,B,C,D,E五類，每個ip由兩部分組成（網絡号和主機号），其中A類配置設定給政府機關使用，B類位址給大中型企業使用，C類位址給個人使用。這三種是主要的，D類用于多點傳播，E類用于實驗，各類可容納的位址數目不同。

其中A類、B類、和C類這三類位址用于TCP/IP節點，其它兩類D類和E類被用于特殊用途。

A、B、C三類IP位址的特征：當将IP位址寫成二進制形式時，A類位址的第一位總是0，B類位址的前兩位總是10，C類位址的前三位總是110。如下圖所示。

保留位址：

私有位址（内部區域網路可以使用的）

A級：10.0.0.0 - 10.255.255.255

B級：172.16.0.0 - 172.31.255.255

C級：192.168.0.0 - 192.168.255.255

保留位址（特殊用途的）

A類：127.X.X.X

B類：169.254.X.X

子網路遮罩(subnet mask)又叫網絡掩碼、位址掩碼、子網絡遮罩，它是一種用來指明一個IP位址的哪些位辨別的是主機所在的子網，以及哪些位辨別的是主機的位掩碼。

子網路遮罩不能單獨存在，它必須結合IP位址一起使用。子網路遮罩隻有一個作用，就是将某個IP位址劃分成網絡位址和主機位址兩部分。

子網路遮罩是一個32位位址，用于屏蔽IP位址的一部分以差別網絡辨別和主機辨別，并說明該IP位址是在區域網路上，還是在遠端網上。

子網路遮罩——屏蔽一個IP位址的網絡部分的“全1”比特模式。對于A類位址來說，預設的子網路遮罩是255.0.0.0；對于B類位址來說預設的子網路遮罩是255.255.0.0；對于C類位址來說預設的子網路遮罩是255.255.255.0。

通過子網路遮罩，就可以判斷兩個IP在不在一個區域網路内部。

子網路遮罩可以看出有多少位是網絡号，有多少位是主機号。

網關(Gateway)又稱網間連接配接器、協定轉換器。預設網關在網絡層上以實作網絡互連，是最複雜的網絡互連裝置，僅用于兩個高層協定不同的網絡互連。網關的結構也和路由器類似，不同的是互連層。網關既可以用于廣域網互連，也可以用于區域網路互連

網關實質上是一個網絡通向其他網絡的IP位址。

比如有網絡A和網絡B，網絡A的IP位址範圍為“192.168.1.1~192. 168.1.254”，子網路遮罩為255.255.255.0；網絡B的IP位址範圍為“192.168.2.1~192.168.2.254”，子網路遮罩為255.255.255.0。

在沒有路由器的情況下，兩個網絡之間是不能進行TCP/IP通信的，即使是兩個網絡連接配接在同一台交換機（或集線器）上，TCP/IP協定也會根據子網路遮罩（255.255.255.0）判定兩個網絡中的主機處在不同的網絡裡。

而要實作這兩個網絡之間的通信，則必須通過網關。如果網絡A中的主機發現資料包的目的主機不在本地網絡中，就把資料包轉發給它自己的網關，再由網關轉發給網絡B的網關，網絡B的網關再轉發給網絡B的某個主機。

是以說，隻有設定好網關的IP位址，TCP/IP協定才能實作不同網絡之間的互相通信。那麼這個IP位址是哪台機器的IP位址呢？網關的IP位址是具有路由功能的裝置的IP位址，具有路由功能的裝置有路由器、啟用了路由協定的伺服器（實質上相當于一台路由器）、代理伺服器（也相當于一台路由器）。

廣播位址(Broadcast Address)是專門用于同時向網絡中所有工作站進行發送的一個位址。

在使用TCP/IP 協定的網絡中，主機辨別段host ID 為全1 的IP 位址為廣播位址，廣播的分組傳送給host ID段所涉及的所有計算機。例如，對于10.1.1.0 （255.255.255.0 ）網段，其廣播位址為10.1.1.255 （255 即為2 進制的11111111 ），當發出一個目的位址為10.1.1.255 的分組（封包）時，它将被分發給該網段上的所有計算機。

計算過程大概分為4個步驟

1，将IP位址和子網路遮罩換算為二進制，子網路遮罩連續全1的是網絡位址，後面的是主機位址。

2，IP位址和子網路遮罩進行與運算，結果是網絡位址（即主機号全0是網絡位址）。

3，将運算結果中的網絡位址不變，主機位址變為1，結果就是廣播位址。

4，位址範圍就是含在本網段内的所有主機。

這裡舉個例子，一個主機的IP位址是202.112.14.137，掩碼是255.255.255.224，要求計算這個主機所在網絡的網絡位址和廣播位址。

子網轉換成二進制：255.255.255.224 -->>> 11111111 11111111 11111111 11100000

IP位址轉換成二進制：202.112.14.137-->>> 11001010 01110000 00001110 10001001

IP位址&子網路遮罩

計算後的結果為11001010 01110000 00001110 10000000

轉換成十進制即：202.112.14.128 （網絡位址）

廣播位址：網絡位址的主機位全部變成1 ，11001010 01110000 00001110 10011111 即159 即：202.112.14.159

主機号有5位，那麼這個位址中，就隻能有25−2=3025−2=30個主機，因為其中全0作為網絡位址，全1作為廣播位址。

比如一個子網有10台主機，那麼對于這個子網需要的IP位址有10＋1＋1＋1＝13 個

注意：加的第一個1是指這個網絡連接配接時所需的網關位址，接着的兩個1分别是指網絡位址和廣播位址。 

因為13小于16（16等于2的4次方），是以主機位為4位。

11111111 11111111 11111111 11110000 既該子網路遮罩為255.255.255.240

如果一個子網有14台主機，不少人常犯的錯誤是：依然配置設定具有16個位址空間的子網，而忘記了給網關配置設定位址。這樣就錯誤了，因為： 14＋1＋1＋1＝17 個

17.大于16，是以我們隻能配置設定具有32個位址（32等于2的5次方）空間的子網。這時子網路遮罩為：255.255.255.224

下面把206 110 4 0/18劃分成16個子網，每個子網路遮罩？

206.110.1.0 /18 由最後的那個/18，我們可以知道這個IP已經規定了它的網絡位是18位，它預設的子網路遮罩就是11111111.11111111.11 | 000000.00000000(其中1代表網絡位,0代表主機位)

可以看出我們可以操作的位數就是後面的14個0，也就是說我們可以在地面劃分出幾位作為子網的網絡位，進而來劃分子網。要求是切分成16個子網，我們知道2的4次方剛好等于16，這就說明子網網絡位的位數是4位，那14-4=10就是子網的主機位。是以上面我寫的那串二進制就可以變成：11111111.11111111.111111 | 00.00000000(其中1代表網絡位,0代表主機位)，轉換成10進制既然子網路遮罩是255.255.252.0

每個子網可以容納的主機數是2的10次方1024台。

ip段/27 /29 /30 網關,子網路遮罩，廣播位址查詢 

可用IP查詢,IP段對應表

掩碼位數

IP總數

子網路遮罩

C段個數

/30

4

255.255.255.252

1/64

/29

8

255.255.255.248

1/32

/28

16

255.255.255.240

1/16

/27

32

255.255.255.224

1/8

/26

64

255.255.255.192

1/4

/24

256

255.255.255.0

1

/23

512

255.255.254.0

2

/22

1024

255.255.252.0

/21

2048

255.255.248.0

/20

4096

255.255.240.0

/19

8192

255.255.224.0

/18

16384

255.255.192.0

/17

32768

255.255.128.0

128

/16

65536

255.255.0.0

24位網絡号

24位網絡号，8位主機号，可形成1個子網（C段總數）,每個子網256-2台主機

網絡位址

可用IP範圍

廣播位址

.0

.1-.254

.255

25位網絡号

25位網絡号，7位主機号，可形成2個子網，每個子網126台主機

.1-.126

.127

.128

.129-.254

26位網絡号

26位網絡号，6位主機号，可形成4個子網，每個子網62台主機

.1-.62

.63

.64

.65-.126

.129-.190

.191

.192

.193-.254

27位網絡号

27位網絡号，5位主機号，可形成8個子網，每個子網30台主機

.1-.30

.31

.32

.33-.62

.65-.94

.95

.96

.97-.126

.129-.158

.159

.160

.161-.190

.193-.222

.223

.224

.225-.254

28位網絡号

28位網絡号，4位主機号，可形成16個子網，每個子網14台主機

.1-.14

.15

.17-.30

.33-.46

.47

.48

.49-.62

.65-.78

.79

.80

.81-.94

.97-.110

.111

.112

.113-.126

.129-.142

.143

.144

.145-.158

.161-.174

.175

.176

.177-.190

.193-.206

.207

.208

.209-.222

.225-.238

.239

.240

.241-.254

29位網絡号

29位網絡号，3位主機号，可形成32個子網，每個子網6台主機

.1-.6

.7

.9-.14

.17-.22

.23

.25-.30

.33-.38

.39

.40

.41-.46

.49-.54

.55

.56

.57-.62

.65-.70

.71

.72

.73-.78

.81-.86

.87

.88

.89-.94

.97-.102

.103

.104

.105-.110

.113-.118

.119

.120

.121-.126

.129-.134

.135

.136

.137-.142

.145-.150

.151

.152

.153-.158

.161-.166

.167

.168

.169-.174

.177-.182

.183

.184

.185-.190

.193-.198

.199

.200

.201-.206

.209-.214

.215

.216

.217-.222

.225-.230

.231

.232

.233-.238

.241-.246

.247

.248

.249-.254

30位網絡号

29位網絡号，3位主機号，可形成64個子網，每個子網2台主機

.1-.2

.3

.5-.6

.9-.10

.11

.13-.14

.17-.18

.19

.21-.22

.25-.26

.27

.28

.29-.30

.33-.34

.35

.36

.37-.38

.41-.42

.43

.44

.45-.46

.49-.50

.51

.52

.53-.54

.57-.58

.59

.60

.61-.62

.65-.66

.67

.68

.69-.70

.73-.74

.75

.76

.77-.78

.81-.82

.83

.84

.85-.86

.89-.90

.91

.92

.93-.94

.97-.98

.99

.100

.101-.102

.105-.106

.107

.108

.109-.110

.113-.114

.115

.116

.117-.118

.121-.122

.123

.124

.125-.126

.129-.130

.131

.132

.133-.134

.137-.138

.139

.140

.141-.142

.145-.146

.147

.148

.149-.150

.153-.154

.155

.156

.157-.158

.161-.162

.163

.164

.165-.166

.169-.170

.171

.172

.173-.174

.177-.178

.179

.180

.181-.182

.185-.186

.187

.188

.189-.190

.193-.194

.195

.196

.197-.198

.201-.202

.203

.204

.205-.206

.209-.210

.211

.212

.213-.214

.217-.218

.219

.220

.221-.222

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.249-.250

.251

.252

.253-.254