一、IP地址的格式

IP地址是一種網絡編碼，用來唯一標識網絡中的設備，以確保主機間正常通信。IP地址由32位二進制（32-bit）組成。

特點

?唯一性：每個IP地址在同一時間內唯一標識一個設備。

?結構：IP地址由兩部分組成，分別是網絡部分和主機部分。

二、IP地址的分類

2.1 IP地址的組成部分

IP地址由四段數字組成，每段取值范圍為0-255。具體兩大部分組成：

?網絡部分（Network）：用于識別子網或網絡。

?主機部分（Host）：用于識別網絡中的具體設備。

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地址的網絡部分和主機部分占位不同。

私有IP地址

私有IP地址是專門為企業內部網絡設計的，不能在互聯網中使用。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子網掩碼

子網掩碼用于確定IP地址的網絡地址。子網掩碼由32個二進制位組成。

?網絡部分：用1表示

?主機部分：用0表示

通過IP地址和子網掩碼進行邏輯“與”運算，可以得到網絡地址。

?與運算規則：

? 0和任何數相與都等于0

? 1和任何數相與都等于任何數本身

A、B、C三類地址的默認子網掩碼

?A類：255.0.0.0

?B類：255.255.0.0

?C類：255.255.255.0

三、二進制與十進制

3.1 二進制

?特點：

? 基數為2

? 數值部分用0和1表示

? 逢二進一

?二進制轉換為十進制的方法：

?上標法：將二進制數每一位乘以對應的2的冪次，然后相加。（上標法，加一加）

3.2 十進制

?特點：

? 基數為10

? 數值部分用0、1、2、3、4、5、6、7、8、9表示

? 逢十進一

?十進制轉換為二進制的方法：

?余數法：不斷除以2，記錄余數，然后將余數逆序排列。（余數法，順一把）

四、IP地址的規劃

4.1 子網劃分的原因

? 滿足不同網絡對IP地址的需求

? 實現網絡的層次性

? 節省IP地址

4.2 根據IP地址分類劃分子網

?有類地址：有類地址是一種傳統的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。每一類有固定的網絡和主機部分比例，且子網掩碼也有默認值。 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。

?無類地址：也稱為無類別域間路由（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掩碼限制。無類地址允許根據實際需求劃分子網，從而更有效地利用IP地址。 簡單來說，就是根據需求對IP地址進行子網劃分，使劃分后的IP地址不再具備有類地址的特征。

4.3 子網劃分的原理

子網劃分理解

如：將192.168.1.0/24劃分成4個小網段

?步驟：將主機位劃分到網絡位，增加子網位。

C類地址劃分

? IP地址經過一次子網劃分后，被分為三個部分：網絡位、子網位和主機位。

?子網數：2^n，其中n為子網部分位數。

?有效主機數：2^N-2，其中N為主機部分位數。

4.4 判斷IP地址的可用性

例：子網地址與廣播地址計算

目標：計算159.64.25.100/25的子網地址和廣播地址，并寫出二進制的子網掩碼和二進制的IP地址。

步驟：

1.寫出IP地址的二進制形式：

? 159.64.25.100 = 10011111.01000000.00011001.01100100

2.寫出子網掩碼的二進制形式：

? /25表示子網掩碼有25位1，即：11111111.11111111.11111111.10000000

? 子網掩碼：255.255.255.128

3.計算子網地址：

? 將IP地址和子網掩碼按位進行“與”運算：

? 10011111.01000000.00011001.01100100

? 11111111.11111111.11111111.10000000

? 結果：10011111.01000000.00011001.00000000

? 子網地址：159.64.25.0

4.計算廣播地址：

? 子網地址的主機部分全為1：

? 10011111.01000000.00011001.01111111

? 廣播地址：159.64.25.127

結果：

? 子網地址：159.64.25.0

? 廣播地址：159.64.25.127
在這里插入圖片描述

4.5 子網劃分的軟硬規則

軟規則

輔助性規則，目的是方便網絡管理員的統一管理。

? 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。

硬規則

根據實際情況制定合理的劃分方法。

? 例：查看網絡設計，包括每個部門擁有的主機數，確定需要的子網數，每個子網需要的IP地址數和使用的掩碼。

4.6 IP地址規劃的原則

規劃原則

?唯一性：每個IP地址唯一標識一個設備。

?可擴展性：規劃時考慮到未來擴展的需求。

?連續性：地址分配應盡量連續，避免碎片化。

?實意性：IP地址的分配應有實際意義，便于管理。

IP地址規劃注意事項

?互聯地址：用于路由器間的互聯。

?Loopback地址：用于設備的自環測試。

?網關地址：網絡的出入口地址。

4.7 拓展：VLSM（可變長子網掩碼）

介紹

可變長子網掩碼（Variable Length Subnet Mask，VLSM）是一種靈活的子網劃分方法，它允許根據具體需求對一個網絡進行多次、不同長度的子網劃分。與傳統的固定長子網掩碼（FLSM）不同，VLSM提高了IP地址的利用率和網絡的靈活性，適用于復雜的網絡結構。

VLSM的優點

1.提高地址利用率：通過精確地劃分子網，減少了IP地址的浪費。

2.靈活性更高：可以根據不同子網的需求分配不同長度的子網掩碼，適應多種網絡規模。

3.更有效的路由管理：減少路由表的條目數量，提高路由效率。

VLSM的實現步驟

1.確定子網需求：分析網絡需求，確定每個子網所需的主機數量。

2.計算子網掩碼：根據每個子網的主機數量計算所需的子網掩碼。

3.劃分子網：從網絡地址開始，按需分配子網掩碼，將網絡劃分為不同的子網。

4.分配IP地址：將子網劃分后生成的IP地址塊分配給各個子網。

示例

假設一個公司有一個網絡192.168.1.0/24，需要劃分成四個子網，分別滿足以下需求：

? 子網1：需要50個主機

? 子網2：需要20個主機

? 子網3：需要10個主機

? 子網4：需要5個主機

步驟1：確定子網需求

1.子網1：50個主機需要6位主機位（2^6 = 64，減去網絡地址和廣播地址，實際可用62個）。

2.子網2：20個主機需要5位主機位（2^5 = 32，減去網絡地址和廣播地址，實際可用30個）。

3.子網3：10個主機需要4位主機位（2^4 = 16，減去網絡地址和廣播地址，實際可用14個）。

4.子網4：5個主機需要3位主機位（2^3 = 8，減去網絡地址和廣播地址，實際可用6個）。

步驟2：計算子網掩碼

1.子網1：/26（255.255.255.192）

2.子網2：/27（255.255.255.224）

3.子網3：/28（255.255.255.240）

4.子網4：/29（255.255.255.248）

步驟3：劃分子網

1.子網1：192.168.1.0/26

? 地址范圍：192.168.1.0 - 192.168.1.63

2.子網2：192.168.1.64/27

? 地址范圍：192.168.1.64 - 192.168.1.95

3.子網3：192.168.1.96/28

? 地址范圍：192.168.1.96 - 192.168.1.111

4.子網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1：分配給需要50個主機的部門

?子網2：分配給需要20個主機的部門

?子網3：分配給需要10個主機的部門

?子網4：分配給需要5個主機的部門

VLSM與FLSM對比

總結

?IP地址格式分類：了解IP地址的組成和分類。

?私有IP地址、子網掩碼：了解私有IP地址和子網掩碼的作用。

?二進制與十進制互轉：掌握IP地址的二進制與十進制轉換方法。

?子網劃分的原因和原理：理解子網劃分的目的和方法。

?子網劃分硬軟規則：掌握子網劃分的軟硬規則。

?IP地址規劃的原則：掌握IP地址規劃的基本原則和注意事項。

?判斷是否為合法的主機地址：通過實例學習如何在應用場景中規劃。

鏈接:https://blog.csdn.net/qq_44421043/article/details/140743552