IP地址高级设置.docx
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IP地址高级设置
二进制和逻辑运算
在我们认识IP地址之前﹐我想我们很有必要认识两个概念﹕二进制和逻辑运算。
虽然我也知道这两个东东都不好理解﹐但如果不知道它们的工作原理﹐那么以后我们在讨论IP地址和子网的时候﹐您就要靠死记了。
不过一旦你知道了其原理﹐那么您在任何的IP网络中都不至于迷失﹐所谓“万变不离其宗”是也。
二进制（Binary）
为什么我们要学二进制﹖哎呀﹐还不是该死的蠢计算机嘛﹕它只懂得0和1﹐那么我们要和计算机沟通的时候﹐也只好装蠢一些才行。
当计算机要处理IP运算的时候﹐最终是以二进制的形式进行的。
我们人类最习惯的运算规则是十进制﹐也就是从0到9为一圈﹐回到零的时候就进一位数﹔而我们前面讨论的bit和byte则是八进位﹐即0到7为一圈﹐回到零就进一位数﹔另外还有十六进制﹐由0到15为一圈﹐回到零进一位﹐但使用数字15很容易和十进制混乱﹐所以在十六进制里面﹐从10到15之间分别用英文字母A到F代替了﹐所以我们通常看到的十六进制是从0到F的排列。
好了﹐认识了上面这几种运算规则﹐相信理解二进制也不难﹐道理是一样的﹕从0到1为一圈﹐回到0进一。
那么我们看看十七个连续递增的十进制﹑二进制﹑和十六进制数字之间的比较﹐将会是这样的﹕
十进制
二进制
十六进制
0
0
0
1
1
1
2
10
2
3
11
3
4
100
4
5
101
5
6
110
6
7
111
7
8
1000
8
9
1001
9
10
1010
A
11
1011
B
12
1100
C
13
1101
D
14
1110
E
15
1111
F
16
10000
10
如果您想进行二进制和十进制的换算﹐在列表中找到相应的数字是最简单的方法﹐但正如您刚才所见﹐光十六个数字已经有这么长的列表了﹐如果要找成千上百个数字可不是件容易的事情。
不过﹐我们在IP地址上面看到的十进制数最大不会超过255这个数值。
我们可以先将2的0到7次方列出来﹕
27
26
25
24
23
22
21
20
128
64
32
16
8
4
2
1
当我们要将十进制换成二进制的时候﹐我们只要找到找到该数字对应的字段（方法是找到两个数值相若的字段﹐而取其右）﹐在相对的字段填上1﹐然后﹐用余数继续寻找下一字段﹐再填1﹐直到再没余数为止﹐最后把其它字段都填上0就可以了。
例如﹕我们要换算220这个十进制数到二进制﹕
我们找到128这字段是最合适的﹐（因为128的左边是256﹐而220界乎它们之间﹐取其右则为128）。
那么我们在128这字段上面填上1﹐
继续余数92﹕我们找到64这字段是最合适的﹐那么在64这个字段也填上1﹐
继续余数28﹕我们找到16这字段是最合适的﹐那么在16这个字段也填上1﹐
继续余数12﹕我们找到8这字段是最合适的﹐那么在8这个字段也填上1﹐
继续余数4﹕我们找到4这字段刚好对应﹐这是最好找到情形了。
那么在4这个字段也填上1﹐
因为再没有余数了﹐其它都填上0就对了。
其结果如下﹕
128
64
32
16
8
4
2
1
1
1
0
1
1
1
0
0
如果我们要将二进制换算成十进制﹐利用上面的栏目来做就更加简单了﹕只要将二进制数从右往左的顺序依次填入字段﹐那么﹐将凡是被1所对应的数字相加﹐得出来的和就是十进制数了。
当然啦﹐这是手工的方法啦﹐如果您有二进制的计数器﹐或是使用Windows的小算盘﹐来进行换算﹐更是易如反掌啦。
如果您还不知道怎么用Windows的小算盘点话﹐可以依以下步骤进行﹕
1.“开始/程序集/附属应用程序/小算盘”
2.然后拉下“检视”选单﹐确定“工程型”已被选择
3.然后点选“十进制”﹐输入数值
4.再点选“二进制”就可以获得换算数值了
逻辑运算
逻辑运算是MicrocomputerArchitature的必修单元﹐这里﹐我们只需了解几个最基本的运算就可以了﹕一个是AND﹑一个是OR﹑还有一个是NOT。
在二进制的AND的运算中﹐只有参与运算的双方都相同才会得出相同的结果（为0或1）﹐否则为0﹔也就是﹕只有双为1的时候﹐其结果才会是1﹐否则为0。
其情形是﹕
0AND0=0
1AND1=1
0AND1=0
这里您不难看出﹕凡是有1参与的AND运算﹐其结果都会是对方（不管是0或1）﹔而凡是有0参与的AND运算﹐其结果都会是0。
在二进制的OR运算中﹐只有双方为0的时候才为0﹐否则都会是1。
其情形是﹕
0OR0=0
1OR1=1
0OR1=1
记忆方法﹕凡是有0参与的OR运算﹐其结果都是对方﹔而只要有1参与的OR运算﹐其结果都会是1。
NOT的运算最简单﹐只有一方参与﹐凡是经过NOT运算﹐其结果都会相反﹕
NOT0=1
NOT1=0
至于其它一些NAND或NOR的运算﹐只不过将NOT和AND﹑及NOT和OR合并在一起运算而已。
认识IP地址
好了﹐经过刚才一轮“洗脑”之后﹐我们终于要谈到IP地址了。
如果您的机器现在是连上网络的﹐且使用的是IP协议﹐（我想您应该这样吧﹐否则怎么看我的文章呢﹖）。
我假设您使用的是Windows系统﹐那么﹐现在就请您按“开始”然后“执行”﹐再请您用键盘输入“winipcfg”﹐然后“确定”。
这时候﹐您应该看到一个窗口跑出来﹐并在“IP地址”栏目上面显示着您机器当前使用的IP号码。
或许会是139.175.152.254这样的一组号码﹐不过您知道这组号码的代表着什么意思吗﹖如果按正常设定来说﹐我可以说这是Bclass的IP号码﹐而且是属于的拨接网络的。
我怎么会知道﹖哈哈﹐等您看完了后面的文章﹐您还可以告诉我更多呢﹗
IPClass和识别码
正如您所见到的IP地址﹐是四组用“.”分开的十进制数﹐我们称每组数字为一个“octet”﹐这样的形式被称作“Dottedquad”。
其实每一组都是一个8-bit的二进制数（使用十进完全是为了迁就人类的习惯）﹐合共起来就是一个32-bit的IP地址了﹐亦即是IPv4（Version4）版本的地址﹐现在IPv6（使用64-bit的IP地址）也正如火如筡的开发中。
如果您记得我们前面在“网络概论”里面讨论IPX地址的时候所提到的Internal和External地址的话﹐您应该知道Internal地址是用来识别主机的﹐而External地址则是用来识别网络的。
IP地址其实也有这样的功能﹐只不过将网络的识别码和主机的识别码放在单一的IP地址上面了。
不过﹐在区分NetID和HostID之前﹐先让我们认识一下IP地址的分类（Class）:
如果我们将IP地址全部用二进制来表示的话﹐每个octet都是8-bit﹐如果不够8-bit的话﹐则往左边填上0﹐直到补满为止。
这时候﹐你再看看最左边的数字是以什么为开头的﹕
∙如果是以“0”开头的﹐这IP是一个AClass的IP
∙如果是以“10”开头的﹐这是一个BClass的IP
∙如果是以“110”为开头的﹐则属于CClass的IP
相信您知道为什么我们在一开头就学二进制换算了吧﹖如果您不懂得如何换算﹐您也可以死记﹕由1到126开头的IP是AClass﹔由128到191开头的IP是BClass﹔然后由192到223开头的则为CClass。
显然易见﹐用二进制来识别IPClass比较容易﹗您不觉得吗﹖
好了﹐当我们识得区别IP的Class之后﹐我们就可以知道IP的NetID和HostID了﹕
∙AClass的IP使用最前面一组数字来做NetID﹐其余三组做HostID
∙BClass的IP使用前面两组数字来做NetID﹐另两组做HostID
∙CClasss使用前面三组数字来做NetID﹐剩下的一组做HostID
从下图中﹐您可以轻易的区分上面三个不同的IPClass﹕
为什么我们需要为IP划分等级呢﹖这是为了管理上面的需要。
如果您要组建一个单一的IP网络﹐那么您得分配相同的NetID给所有主机﹐而各主机的HostID却必须是唯一的﹐也就是说没有任何两个HostID会是一样的。
您的网络还要连上internet或其它网络的话﹐那么您使用的NetID也必须是唯一的﹐否则就会造成冲突了。
好比您家的电话号码﹐如果是1234567（HostID）的话﹐那么在相同区号（NetID）里﹐其它人将不会再使用这个号码﹐然而﹐你不保证在其它区号里面也有1234567这个号码哦﹔但如果台北使用了区号02的话﹐台南就不能使用02了。
无论如何﹐整个区号加电话号码必须是唯一的。
同样的道理﹕整个IP地址（NetID+HostID）在internet上也必须是唯一的。
有一个很特别的NetID﹕127（即二进制的01111111）﹐是保留给本机回路测试使用的﹐它不可以被运用于实际的网络中去。
另外有一个规则我们还必须遵守的﹕在指定NetID和HostID的时候﹐换成二进制的话﹐不可以是全部为0﹐也不可以是全部为1。
当HostID全部为0的时候﹐指的是网络本身识别码﹔而全部为1的时候﹐则为全域广播地址﹐即发送广播封包使用的地址。
很明显﹐AClass网络可分配的HostID要比CClass的要多好多倍。
让我们算算可以划分的NetID数目和各等级里面的HostID数目就知道了﹕
因为AClass第一个bit必须为0﹐所以我们在头一个otect的8个bit就只有7个bit是可变化的。
那么27=128﹐再减去0和127这个NetID不能使用﹐那么我们实际上最多只能划分126个AClass的网络。
而每个AClass的网络之下可以分配2的24（能够使用的HostID之bit数目）次方﹐亦即16,777,216个HostID﹐再因为二进制数不可以全部为0或1﹐所以实际能用的主机地址只有16,777,214个。
因为CClass以110开头﹐减去3个bit﹐所以可划分的CClass网络则为2的21（24-3）次方﹐也就是2,097,152个NetID﹐然后每个ClassC之下则可以划分28=256-2=254个HostID。
好了﹐这下您自己试试看计算出BClass可以划分多少个NetID﹐和每个NetID之下的可用HostID数目。
（Tips﹕别忘了ID不能全部为0或1）。
然后再来对照下面的列表﹕
等级
开首
网络数目
主机数目
使用范围
申请领域
A
0
126
16,777,214
1.x.x.x到126.x.x.x
国家级
B
10
16,384
16,382
128.x.x.x到191.x.x.x
跨国组织
C
110
2,097,152
256
192.x.x.x到223.x.x.x
企业组织
D
1110
-
-
224.-到239.-
特殊用途
E
1111
-
-
240.-到255.-
保留范围
认识NetMask
下面我们要认识的是NetMask（网络屏蔽﹐或称网络掩码）。
到了这里﹐我必须要向大家交代清楚一件事情﹕在我们进行IP地址划分的时候﹐IP和NetMask都必须一对使用的﹐两者缺一不可﹗不过﹐当我们使用分等级的IP地址的时候﹐我们也可以使用预设的mask﹐比如﹕AClass的mask是255.0.0.0﹔BClass的mask是255.255.0.0﹔CClass的则是255.255.255.0。
这是什么意思啊﹖看255比较难理解﹐如果您将之换算为二进制就容易理解多了﹕255=11111111（8个1）。
然后当您把这些NetMask和各等级IP对应看看﹐聪明的您就会发现一个现象﹕就是~~凡是被1所对应着的IP部份就是NetID﹔凡是被0所对应部份就是HostID﹗
哈哈~~应该是个值得庆贺的发现哦~~~我想您的心情并不亚于当初哥伦布发送美洲大陆啦﹗不过﹐问题又来了﹐既然我们已经分好等级了﹐还用那mask干嘛﹖我们照等级使用不就好了吗﹖
呵~呵~~阁下真是太聪明了﹐佩服佩服啦﹗不过﹐您可别忘了计算机是一台好蠢好蠢的机器哦﹐请您告诉我﹕计算机怎么识别NetID和HostID呢﹖嗯﹖﹖不会吧﹖﹗那好﹐让我告诉您好了﹕
还记得AND和NOT的逻辑运算吗﹖如果忘了赶快往前翻翻﹐补习补习再来看这里。
当计算机获得了一对IP和Mask（都是二进制数）之后﹐计算机先使用一个AND的运算﹐来求出NetID。
您可以拿自己计算机的IP来做例子﹐这里让我们拿先前用winipcfg看出来的IP来算算﹕
139.175.152.254换成二进制是﹕
10001011.10101111.10011000.11111110
（这时候﹐您应该知道我为何当初一口就说出这是一个BClass的IP了吧﹖还不知道﹖看看头两个bit是什么﹖）
这个Class的预设mask是255.255.0.0﹐换成二进制是﹕
11111111.11111111.00000000.00000000
然后将IP和mask加以AND运算﹕
10001011.10101111.01101010.11111110
AND
11111111.11111111.00000000.00000000
得出﹕
10001011.10101111.00000000.00000000
换成十进制就是139.175.0.0﹐这个就是NetID了。
那么怎么求HostID呢﹖也很简单﹕
先将NetMask做一个NOT运算﹐可以得出﹕
00000000.00000000.11111111.11111111
然后再和IP做一次AND运算﹐就可以得到HostID:
00000000.00000000.01101010.11111110﹐
换成十进制就成了﹕0.0.152.254。
简单吧﹖是不是﹖哈哈~~我看到您大摇其头哦~~~不用担心啦﹐多拿些IP例子来运算运算您就得心应手了。
还有﹐当我们设定网络环境的时候﹐除了要输入IP地址﹑netmask﹑网络地址之外﹐有时候还需要指定广播地址（broadcast）。
我已经知道如果HostID全部为0是网络地址﹑而全部为1则是广播地址了。
其实广播地址也可以通过一个简单运算得到﹕
先将NetMask做一个NOT运算﹐可以得出﹕
00000000.00000000.11111111.11111111
然后再和IP做一次OR运算﹐就可以得到BroadcastAddress:
10001011.10101111.01101010.11111110
OR
00000000.00000000.11111111.11111111
得出﹕
10001011.10101111.11111111.11111111
换成十进制就成了﹕139.175.255.255。
不过﹐说到这里为止﹐我总还觉得有些不妥﹕因为许多网络都有一定的节点极限﹐比如Ethernet通常最多只能连接1,200台主机﹐如果您获得一个BClass的NetID﹐岂不是浪费很多HostID了吗﹖要是使用AClass就更是骇人﹗
当您遇到这种“有钱人的困扰”的时候﹐Sub-netMask就派上用场了。
如果您刚才还认为预设的NetMask是多余的话﹐那么当您知道Sub-netMask的功能之后﹐我敢保证您不会再忽略NetMask了。
Sub-netMask的使用手法就是靠“借”﹐或可以说靠“抢”﹕就是从左往右的按需要将本来属于HostID的一些bit转为Sub-netID来使用。
也就是将预设的NetMask的“1”逐渐的往右增加﹐相对地﹐NetMask的“0”则越来越少。
这样的结果当然是可以获得更多的NetID﹐换一句话说﹐您可以将一个大的IP网络分割成更多的子网络﹐而每一个子网络的主机数目却相应的减少。
其情形会是﹕当您借用1个bit的HostID来做Sub-netID的时候﹐会将网络切割开两个（21=2）子网络﹔如果借2个bit则有4个子网络﹔3个bit则8个﹔4个bit则16个.....当所有的HostID都借出去之后﹐您可以得到最多数量的子网络﹐但这是毫无意义的﹐因为没有HostID了﹐您怎么分配IP给主机呢﹖要是您的HostID只剩下一个bit没有借出去的话﹐那么您在每个网络只能得到0和1来作为HostID﹐这也是不行的﹐因为这两个ID也不可以用来分配给主机。
原则是﹕当您切割网络的时候﹐您得最少留下3个bit来做HostID﹐而这时候﹐每个网络最多只能连接6台主机（咦﹖23不是等于8吗﹖但别忘了不能用三个0和三个1哦）。
为了更好的理解Sub-netMask的功用﹐我们还是以刚才的IP（139.175.152.254）为例子来看看﹕
我们知道它在预设情形之下的NetMask是﹕
11111111.11111111.00000000.00000000
如果我们借用了HostID的其中三个bit来做Sub-netID的话﹐将原来的NetMask和Sub-netMask做一个OR的运算﹕
11111111.11111111.00000000.00000000
OR
00000000.00000000.11100000.00000000
得出﹕
11111111.11111111.11100000.00000000
换成十进制后﹐实际的NetMask将会变成这样﹕255.255.224.0。
因为借用的只有3个bit﹐所以切割成为8个子网络了﹐而他们的Sub-netID则分别从000到111这8个组合﹐再加上原来的NetID（10001011.10101111.00000000.00000000）﹐各子网络的实际NetID就成了﹕
10001011.10101111.00000000.00000000（139.175.0.0）
10001011.10101111.00100000.00000000（139.175.32.0）
10001011.10101111.01000000.00000000（139.175.64.0）
10001011.10101111.01100000.00000000（139.175.96.0）
10001011.10101111.10000000.00000000（139.175.128.0）
10001011.10101111.10100000.00000000（139.175.160.0）
10001011.10101111.11000000.00000000（139.175.192.0）
10001011.10101111.11100000.00000000（139.175.224.0）
注意﹕有人认为使用WindowsNT的话﹐甚至乎﹐连Sub-netID也不可以全部为0或1﹐而不像Unix系统那样﹕只要相加起来的实际NetID不全为0或1就可以了。
不知道即将推出的Windows2000是否有所改进呢﹖不过在实际的测试中﹐却是可行的﹗哈哈~~~正是﹕怎一个怪字了得﹖（答案将会在后面揭晓）
这时候﹐本来是16个bit的HostID只剩下13个bit了﹐也就是说﹐在每个子网络里面﹐最多只能有213=8,192-2=8,190台主机﹐而它们可分配的号码分别由
00000.00000001到
11111.11111110之间。
但我们并不能简单的将它以十进制的0.1到31.254这样表示﹐我们还得将之配合各个不同的Sub-netID﹐再相加一起才能得出最终的IP号码。
例如﹕
在Sub-netID001之下的主机号码﹐将会是从
00100000.00000001到
00111111.11111110之间﹐
亦即是﹕从32.1到63.254之间﹐
整个IP地址则是从﹕139.175.32.1到139.175.63.254之间。
而在Sub-netID100之下的主机号码﹐将会是从
10000000.00000001到
10011111.11111110之间﹐
亦即是﹕从128.1到159.254之间﹐
整个IP地址则是从﹕139.175.128.1到139.175.159.254之间。
明白了﹖
唉呀~~~~头痛耶~~~﹗﹗
别complaint啦~~﹐自己再动手算算在110这个Sub-netID之下的主机号码范围是多少﹖
如果您得出来的答案不是139.175.192.1到139.175.223.254之间﹐那么您需要离开屏幕一会﹐到外面呼吸一下空气（别抽烟）﹐然后过5分钟回来重新看看前面几段文章。
再重读的时候﹐要确定您每一个概念都清楚了才继续往下读。
当然﹐你说放弃也没什么要紧啦﹐反正您老板又不会扣您工钱啦~~~
IP的实际运用
好了﹐这里让我们归纳一下以上所学吧﹕
∙IP等级以开头的二进制数来定﹕0﹐10﹐110分别是A﹑B﹑C等级﹔
∙IP分两部份﹕NetID和HostID。
预设情形下﹐A以第一个otect来做NetID﹑B则使用前面两个otect﹑C使用三个oect﹐而剩下的则做HostID;
∙在为机器指定NetID和HostID的时候﹕换成二进制不可以全部为0﹐也不可以全部为1﹐而整个IP地址必须是唯一的﹔
∙NetMask是给计算机用来计算NetID和HostID的﹐将IP和mask用AND运算得出NetID﹐将mask先经过NOT运算﹐再和IP做AND运算则可以得出HostID﹔
∙Sub-netMask是“借”HostID来当Sub-netID使用﹐规则是从左往右递增﹐作用是将一个较大的网络切割成多个较小的网络。
而在显示IP的时候﹐必须要和Sub-netID加在一起来表示﹔
设定规则
当我们设定IP网络的时候﹐如果想各机器能够直接沟通﹐那么您得使用相同的NetID和不同的HostID。
如果您想使用不同的NetID（比如经过sub-net划分）﹐那么在不同NetID之间的host就要经过router才能成功对讲。
当计算机用AND运算得出NetID之后﹐会检查来源NetID和目的NetID是否一致﹐如果一致的话﹐就可以直接将封包传给对方﹐否则就将封包传给Router或DefaultGateway﹐这个过程我在以后的ARP和RIP将会讲述。
另外﹐如果您使用了sub-net技术﹐在分配IP地址的时候就要非常小心了﹐以免IP超出了子网范围而无法沟通。
比如﹐在没有划分子网络的情况下（例如使用255.255.0.0的mask）﹐139.175.31.254和139.175.32.1都是在同一个网络之内的﹐他们的IP封包不用router就可以直接传递了﹔但经过借用3个bit的子网划分之后（netmas
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