IP地址与子网掩码

1 IP地址
1.1 IPv4与IPv6

1.2 IPv4地址详解

IPv4地址分4段,每段8位,共32位二进制数组成。

1.2.1 地址分类

这32位又被分为网络号和主机号两部分,根据网络号占用位数的不同,又可分为以下几类:

A类地址:网络号占8位
B类地址:网络号占16位
C类地址:网络号占24位

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如上图所示:A类IP:0.0.0.0—127.255.255.255 (其中私有:10.0.0.0—10.255.255.255,保留:0.0.0.0,127.0.0.0—127.255.255.255)
B类IP:128.0.0.1—191.255.255.254(其中私有:172.16.0.0—172.31.255.255,保留:169.254.0.0-169.254.255.255,191.255.255.255是广播地址,不能分配)
C类IP:192.0.0.1—223.255.255.254(其中:私有:192.168.0.0—192.168.255.255)
D类IP:224.0.0.1—239.255.255.254
E类IP:240.0.0.1—255.255.255.254

1.2.2 私网地址

在这里插入图片描述
在公网(连接Internet的)是看不到这些IP的,使用这些IP一定是你在公司或学校内网中,比如公司路由下。这些私有地址在公司(组织)内网中,可重复出现在不同公司组织内部。比如你在公司内部的使用分配到的内网ip192.168.1.12和另一家公司的朋友QQ聊天,碰巧他的内网ip也是192.168.1.12,但是你俩不会ip冲突,因为你们处于不同组织内部,也就是不同公网IP下的内网IP,是可以重复的。不同的是你们俩通过网关对应公网的IP,即不能重复。但是这IP(已分配为私有地址)不会出现在公网Internet中,因为公网IP全球唯一,否则就冲突了。公网是不会使用者三类地址的,即使用者三类IP的一定在公司或者学校(组织)内网中,公网是看不到的。

理论上每个公网IP(公网地址)下都可以在其内网(如学校、公司内部网络或者你宿舍宽带分配的内网ip)分配私网地址(如下图),即公网地址全球唯一不可重复,但是每个公网地址下的私网地址可以重复,因为这些私网地址,就是分配给内网使用的,一般公网上是访问不到这些内网地址的。

但内网要想和外部Internet链接就需要转换成公网唯一IP与外部链接,需要使用路由NAT转换。NAT(Network Address Translation,网络地址转换)是1994年提出的。当在专用网内部的一些主机本来已经分配到了本地IP地址(即仅在本专用网内使用的专用地址),但现在又想和因特网上的主机通信(并不需要加密)时,可使用NAT方法。这种方法需要在专用网连接到因特网的路由器上安装NAT软件。装有NAT软件的路由器叫做NAT路由器,它至少有一个有效的外部全球IP地址。这样,所有使用本地地址的主机在和外界通信时,都要在NAT路由器上将其本地地址转换成全球IP地址,才能和因特网连接。
另外,这种通过使用少量的公有IP 地址代表较多的私有IP 地址的方式,将有助于减缓可用的IP地址空间的枯竭。

1.2.3 特殊含义的IP地址

一些特殊含义的IP地址:
在这里插入图片描述
例如:当网络连接不可用时,为测试编写的网络程序,通常使用目的IP为127.0.0.0用于测试。

在IP通信中,IP层是能够区分局域网地址和局域网之外的全球地址的。方法就是利用子网掩码。子网掩码是一个32比特的二进制数值,从最高位往下有N个1,剩下的全都是0,用子网掩码和需要通信的目的IP地址进行“按比特与”操作,得到的是目的主机的网段地址;如果目的主机的网段地址与本机IP地址的网段地址一致,说明这是一个局域网地址,通过本机直接与对方通信。如果不同,说明是一个全球地址,主机将该通信通过缺省网关进行通信。缺省网关地址在本机分配IP地址时同时配置,可以通过DHCP分配也可以手工指定。缺省网关地址一定属于本机所在局域网网段内。

2、子网掩码
2.1子网掩码:

子网掩码是用来判断任意两台计算机的ip地址是否属于同一子网络的根据。最为简单的理解就是两台计算机各自的ip地址与子网掩码进行and运算后,得出的结果是相同的,则说明这两台计算机是处于同一个子网络上的,可以进行直接的通讯。子掩码的作用是设定网段范围的。255.255.255.0是一标准的C类地址的子掩码,255.255.0.0是一个标准的B类地址子掩码。他们两个限定了完全不同的IP地址范围。C类的子掩码每个网段最大可以有256个IP地址,其中254个可用,B类子掩码每个网段最大可以有65536个IP地址,其中65534个是可用IP。对上面这段话的理解为,C类的话,前24位是网络号,所以用都是1去做与,最后8位用0去跟IP做与,这样得到的结果是如果两个IP前24位一样,那么与的结果也就一样,也就是在同一网段,即可以通讯。内网通讯时,如上面所说,一般都用 192.168的形式,所以子网掩码一般采用255.255.*.*的形式。

2.2 网关:

网关到底是什么呢?网关实质上是一个网络通向其他网络的IP地址。比如有网络A和网络B,网络A的IP地址范围为“192.168.1.1~192. 168.1.254”,子网掩码为255.255.255.0;网络B的IP地址范围为“192.168.2.1~192.168.2.254”,子网掩码为255.255.255.0。在没有路由器的情况下,两个网络之间是不能进行TCP/IP通信的,即使是两个网络连接在同一台交换机(或集线器)上,TCP/IP协议也会根据子网掩码(255.255.255.0)判定两个网络中的主机处在不同的网络里。而要实现这两个网络之间的通信,则必须通过网关。如果网络A中的主机发现数据包的目的主机不在本地网络中,就把数据包转发给它自己的网关,再由网关转发给网络B的网关,网络B的网关再转发给网络B的某个主机(如附图所示)。网络A向网络B转发数据包的过程。

2.3 默认网关:

如果搞清了什么是网关,默认网关也就好理解了。就好像一个房间可以有多扇门一样,一台主机可以有多个网关。默认网关的意思是一台主机如果找不到可用的网关,就把数据包发给默认指定的网关,由这个网关来处理数据包。默认网关。默认网关一般填写192.168.x.1,默认网关必须是电脑自己所在的网段中的IP地址,而不能填写其他网段中的IP地址。

关于掩码和IP的计算过程可以参考链接:

【网路编程】网络基础知识(IP、子网掩码、网关等)概念概述5

3、IP段/数字

ip段/数字:例如192.168.0.1/24,一般是什么意思呢?
后面这个数字标示了我们的网络号的位数,也就是子网掩码中前多少号为1

129.168.1.1 /24 这个24就是告诉我们网络号是24位
也就相当于告诉我们了
子网掩码是:11111111 11111111 11111111 00000000
即:255.255.255.0

172.16.10.33/27 中的/27
也就是说子网掩码是255.255.255.224 即27个全1
11111111 11111111 11111111 11100000
IP地址、子网掩码、网络号、主机号、网络地址、主机地址以及ip段/数字-如192.168.0.1/24

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