IP地址及子网划分和计算.docx

1、IP地址及子网划分和计算IP地址及子网划分和计算不管是学习网络还是上网，IP地址都是出现频率非常高的词。Windows系统中设置IP地址的界面如图1所示，图中出现了IP地址、子网掩码、默认网关和DNS服务器这几个需要设置的地方，只有正确设置，网络才能通，那这些名词都是什么意思呢?学习IP地址的相关知识时还会遇到网络地址、广播地址、子网等概念，这些又是什么意思呢？ 图1 要解答这些问题，先看一个日常生活中的例子。如图2所示，住在北大街的住户要能互相找到对方，必须各自都要有个门牌号，这个门牌号就是各家的地址，门牌号的表示方法为：北大街+XX号。假如1号住户要找6号住户，过程是这样的，1号在大街上喊

2、了一声：谁是6号，请回答。，这时北大街的住户都听到了，但只有6号作了回答，这个喊的过程叫广播，北大街的所有用户就是他的广播范围，假如北大街共有20个用户，那广播地址就是：北大街 21号。也就是说，北大街的任何一个用户喊一声能让广播地址-1个用户听到。 图2 从这个例中可以抽出下面几个词： 街道地址：北大街，如果给该大街一个地址则用第一个住户的地址-1，此例为：北大街0号 住户的号：如1号、2号等。 住户的地址：街道地址+XX号，如北大街 1号、北大街 2号等 广播地址：最后一个住户的地址+1，此例为：北大街21号 Internet网络中，每个上网的计算机都有一个像上述例子的地址，这个地址就是I

3、P地址，是分配给网络设备的门牌号，为了网络中的计算机能够互相访问，IP地址=网络地址+主机地址，图1中的IP地址是192.168.100.1，这个地址中包含了很多含义。如下所示： 网络地址（相当于街道地址）： 192.168.100.0 主机地址（相当于各户的门号）： 0.0.0.1 IP地址（相当于住户地址）： 网络地址+主机地址=192.168.100.1 广播地址： 192.168.100.255 这些地址是如何计算出来的呢？为什么计算这些地址呢？要想知道如何，先要明白一个道理，学习网络的目的就是如何让网络中的计算机相互通讯，也就是说要围绕着通这个字来学习和理解网络中的概念，而不是只为背

4、几个名词。 注：192.168.100.1是私有地址，不能直接在Internet网络中应用，上Internet要转为公有地址，详细说明见后文。 一、为什么要计算网络地址 一句话就是让网络中的计算机能够相互通讯。先看看最简单的网络，图3中是用网线（交叉线）直接将两台计算机连起来。下面是几种IP地址设置，看看在不同设置下网络是通还是不通。 1、对1#机和2#机的IP地址做如下设置1号机的IP地址为192.168.0.1 子网掩码为255.255.255.0；2号机的IP地址为192.168.0.200 子网掩码为255.255.255.0，这样它们就能正常通讯。2、如果1号机地址不变，将2号机的I

5、P地址改为192.168.1.200子网掩码还是为255.255.255.0，那这两台就无法通讯。 3、设置1号机的IP地址为192.168.0.1 子网掩码为255.255.255.192，2号机的IP地址为192.168.0.200 子网掩码为255.255.255.192，注意和第1种情况的区别在于子网掩码，1为255.255.255.0本例是255.255.255.192，这两台计算机就不能正常通讯。图3 第1种情况能通是因为这两台计算机处在同一网络192.168.0.0，所以能通，而2、3种情况下两台计算机处在不同的网络，所以不通。 这里先给个结论：用网线直接连接或通过HUB或普通交

6、换机间连接的计算机之间要能够相互通，计算机必须要在同一网络，也就是说它们的网络地址必须相同，而且主机地址必须不一样。如果不在一个网络就无法通。这就像我们上面举的例子，同是北大街的住户由于街道名称都是北大街，且各自的门牌号不同，所以能够相互找到对方。 计算网络地址就是判断网络中的计算机是否在同一网络，在就能通，不在就不能通。注意，这里说的是否在同一网络指的是IP地址而不是物理连接。那么如何计算呢？ 二、如何计算网络地址 我们日常生活中的地址如：北大街1号，从字面上就能看出街道地址是北大街，而我们从IP地址中却难以看出网络地址，要计算网络地址，必须借助我们上边提到过的子网掩码。 计算过程是这样的，

7、将IP地址和子网掩码都换算成二进制，然后进行与运算，结果就是网络地址。与运算如下所示，上下对齐，1位1位的算，1与1 = 1 ，其余组合都为0 图4 例如：计算IP地址为：202.99.160.50子网掩码是255.255.255.0的网络地址步骤如下： 1）将IP地址和子网掩码分别换算成二进制 202.99.160.50 换算成二进制为 11001010011000111010000000110010 255.255.255.0 换算成二进制为 11111111111111111111111100000000 2）将二者进行与运算 图5 3）将运算结果换算成十进制，这就是网络地址。 1100

8、1010011000111010000000000000换算成十进制就是202.99.160.0 现在我们就可以解答上面三种情况的通与不通的问题了。 1、从下面运算结果可看出两计算机的网络地址都为192.168.0.0且IP地址不同，所以可以通。 图6 2、从下面运算结果可以看出1号机的网络地址为192.168.0.0； 2号机的网络地址为192.168.1.0 不在一个网络，所以不通。 图7 3、从下面运算结果可以看出1号机的网络地址为192.168.0.0，2号机的网络地址为192.168.0.192 不在一个网络，所以不通 图8 看到这里大家应该明白为何要计算网络地址和如何计算了，但也许

9、还有很多疑问，如IP地址为什么写成这样，子网掩码到底是怎么回事等等，别急，下面慢慢介绍。三、IP地址的介绍1、IP地址的表示方法IP地址=网络号+主机号192.168.100.1=192.168.100.0+0.0.0.1192.168.100.3=192.168.100.0+0.0.0.3192.168.1.100=192.168.1.0+0.0.0.100如果把整个Internet网作为一个单一的网络，IP地址就是给每个连在Internet网的主机分配一个全世界范围内唯一的标示符，Internet管理委员会定义了A、B、C、D、E五类地址，在每类地址中，还规定了网络编号和主机编号。在 TC

10、P/IP协议中，IP地址是以二进制数字形式出现的，共32bit，1bit就是二进制中的1位，但这种形式非常不适用于人阅读和记忆。因此Internet管理委员会决定采用一种点分十进制表示法表示IP地址：面向用户的文档中，由四段构成的32 比特的IP地址被直观地表示为四个以圆点隔开的十进制整数，其中，每一个整数对应一个字节（8个比特为一个字节称为一段）。A、B、C类最常用，下面加以介绍。本文介绍的都是版本4的IP地址，称为IPv4. 从上图可以看出：A类地址：A类地址的网络标识由第一组8位二进制数表示， A类地址的特点是网络标识的第一位二进制数取值必须为0。比如：1.x.y.z0000 0001.

11、x.y.z10.x.y.z0000 1010.x.y.z27.x.y.z0001 1011.x.y.z102.x.y.z0110 0110.x.y.z127.x.y.z0111 1111.x.y.z注意，127除了第一位为0，其他每位均为1。下一个更高的二进制值将在最左位上设置1，然而，其结果不是A类地址。所以，127.x.y.z是最高的A类地址。A类地址使用第一个八位二进制比特位表示惟一性网络地址，而用其余3个八位二进制位表示该网络上的主机地址。由于第一个比特位为0，所以，在第一个八位二进制位中余下的7位用于将本网络与其他网络区分开来。而另24位由每个主机使用，作为该网上标识自己的编号。要注

12、意重要的规则是网络地址不可以全部为0。这就是说，只有127个A类地址可用。使人马上想到有127个网络，下面的等式提供：27-1127上式中的2是每比特位可能的值（1或0），7是所用的位数量，1是7位均为0的地址（注意：网络地址不能全为0）。对于127个网络中的每个网络，每个地址使用另24位组成自己的主机惟一性。24位的所有可能组合产生了惟一性主机IP地址的数量，可用于127个网络中的每个网络，127个A类网络的每个都有2242=16，777，214个可能的惟一性IP地址。地址的主机部分也不能全为0，且不能全为1。这样，每个A类网的主机数量从下面公式得出：224-216,777,214减去2是因

13、为全为1和全为0的地址是无效的。在127个可以使用的A类网络中，有一个地址预留出来为测试使用：网络地址127.x.y.z被预留为回送地址。比如，网络管理员正测试TCP/IP安装时，测试127.0.0.1指的是被测试的主机。这样实际能使用的A类网络号只有126个。B类地址：B类地址的第一个八位二进制位的十进制数是在128到191。比如：128.x.y.z以二进制数来看，B类地址的最左两位总是10。如：128.x.y.z1000 0000.x.y.z151.x.y.z1001 0111.x.y.z165.x.y.z1010 0101.x.y.z191.x.y.z1011 1111.x.y.z注意，

14、191的八位二进制位的每位都是1，只有左数第2位是0。下一个比它大的二进制值将在左数第2位上设1，其结果就不是B类地址了。这样，191.x.y.z是最高的B类地址。B类地址使用最前面的两个八位二进制位表示惟一性网络地址，并用另两个八位二进制位组成该网络上的惟一性主机地址。因为头两位为10，所以，就用第一个字节的其余6位和第2字节的所有8位标识出本网络。主机使用16位在网络上标识自己。下式提供了B类网的数量：21416,384即可以使用16,384个B类网。在这16,384个网络中的每个网上，每个地址使用另16位标识自己。16位的所有可能的组合生成惟一性主机IP地址的数量。16,384个网络的每

15、个均可有此数量的主机IP地址。16,384个B类网络的每个网上可能有65,534个唯一性IP地址：216265,534C类地址：C类地址的第一个字节的十进制数在192和223之间。如：192.x.y.z用二进制来看，C类地址的最左三位为110。如：192.x.y.z11000000.x.y.z200.x.y.z11001000.x.y.z210.x.y.z11010010.x.y.z223.x.y.z1101 1111.x.y.z注意，223除了左数第3位为0，其他位均为l。下一个比它高的二进制数将在左数第3位上设1，结果地址将不属于C类。所以，223.x.y.z是最高C类地址。C类地址使用前

16、三个字节表示惟一性网络地址，并用其余的一个字节表示该网上的惟一性主机地址。因为第一个字节的前三位是110，C类地址的网络部分包括第一个字节剩下的5位、第二个字节的所有8位以及第3个字节的所有8位，总共21位。主机使用剩下的8位在该网络上标识自己。C类网数量可以有：221= 2, 0971,152也就是说，可以使用的C类网共有2,097, 152个。在2,097,152个网的每个网上，每个地址使用其他8位标识自己。8个位的所有可能组合生成惟一性IP地址数量，这个数量可用于2,097,152个网络的每个网上。2,097,152个C类网的每个网络有255个可能的惟一性IP地址：282254 有些人对

17、范围是2x不太理解，举个简单的例子加以说明。如C类网，每个网络允许有28-2= 254台主机是这样来的。因为C类网的主机位是8位，变化如下: 00000000 00000001 00000010 00000011 11111110 11111111 除去00000000和11111111不用外，从00000001到11111110共有254个变化，也就是28-2个。下图是IP地址的使用范围。 2、几个特殊的IP地址1）私有地址 上面提到IP地址在全世界范围内唯一，看到这句话你可能有这样的疑问，像192.168.0.1这样的地址在许多地方都能看到，并不唯一，这是为何？Internet管理委员会规

18、定如下地址段为私有地址，私有地址可以自己组网时用，但不能在Internet网上用，Internet网没有这些地址的路由，有这些地址的计算机要上网必须转换成为合法的IP地址,也称为公网地址，这就像有许多的世界公园，每个公园内都可命名相同的大街，如香榭丽舍大街，但对外我们只能看到公园的地址和真正的香榭丽舍大街。下面是A、B、C类网络中的私有地址段。你自己组网时就可以用这些地址了。 10.0.0.0 10.255.255.255 172.16.0.0 172.31.255.255 192.168.0.0192.168.255.255 2）回送地址 A类网络地址127是一个保留地址，用于网络软件测试以

19、及本地机进程间通信，叫做回送地址（loopback address）。无论什么程序，一旦使用回送地址发送数据，协议软件立即返回之，不进行任何网络传输。含网络号127的分组不能出现在任何网络上。 小技巧Ping 127.0.0.1,如果反馈信息失败,说明IP协议栈有错,必须重新安装TCP/IP协议。如果成功,ping本机IP地址,如果反馈信息失败,说明你的网卡不能和IP协议栈进行通信。 如果网卡没接网线，用本机的一些服务如Sql Server、IIS等就可以用127.0.0.1这个地址。3）广播地址 TCP/IP规定，主机号全为1的网络地址用于广播之用，叫做广播地址。所谓广播，指同时向同一子网所

20、有主机发送报文。 4）网络地址 TCP/IP协议规定，各位全为0的网络号被解释成本网络。由上可以看出：一、含网络号127的分组不能出现在任何网络上；二、主机和网关不能为该地址广播任何寻径信息。由以上规定可以看出，主机号全0全1的地址在TCP/IP协议中有特殊含义，一般不能用作一台主机的有效地址。 3、子网掩码 从上面的例子可以看出，子网掩码的作用就是和IP地址与运算后得出网络地址，子网掩码也是32bit，并且是一串1后跟随一串0组成，其中1表示在IP地址中的网络号对应的位数，而0表示在IP地址中主机对应的位数。 1）标准子网掩码 A类网络（1 - 126） 缺省子网掩码：255000 2550

21、00 换算成二进制为 11111111000000000000000000000000 可以清楚地看出前8位是网络地址，后24位是主机地址，也就是说，如果用的是标准子网掩码，看第一段地址即可看出是不是同一网络的。如21.0.0.0.1和21.240.230.1，第一段为21属于A类，如果用的是默认的子网掩码，那这两个地址就是一个网段的。 B类网络（128 - 191） 缺省子网掩码：25525500 C类网络（192 - 223） 缺省子网掩码：2552552550 B类、C类分析同上。 2） 特殊的子网掩码 标准子网掩码出现的都是255和0的组合，在实际的应用中还有下面的子网掩码 25512

22、800 25519200 。 2552551920 2552552400 。 255255255248 255255255252 这些子网掩码又是什么意思呢？这些子网掩码的出现是为了把一个网络划分成多个子网络。 还记得上面的例子吗？如下所示：19216801和1921680200如果是默认掩码255.255.255.0两个地址就是一个网络的，如果掩码变为255.255.255.192这样各地址就不属于一个网络了。下面将对子网划分作详细介绍。 当子网掩码为2552552550时，通过下式计算网络地址为192.168.0.0 192168000001110000001010100000000000

23、000000011921680002001100000010101000000000001100100025525525500011111111111111111111111100000000当子网掩码为255255255192时，通过下式计算网络地址为192.168.0.192 192168000001110000001010100000000000000000 01192168000200110000001010100000000000110010 00255255255192111111111111111111111111110000 00四、通过IP地址和子网掩码与运算计算相关地址知道

24、ip地址和子网掩码后可以算出： 1、 网络地址 2、 广播地址 3、 地址范围 4、 本网有几台主机 5、与运算规则：1与1为1，1与0、0与1均为0【例1】题目下面例子IP地址为192.168.100.5 子网掩码是255.255.255.0。算出网络地址、广播地址、地址范围、主机数。 分析一）分步骤计算1） 将IP地址和子网掩码换算为二进制，子网掩码连续全1的是网络地址，后面的是主机地址。 虚线前为网络地址，虚线后为主机地址 网络地址（网络ID）主机ID192.168.100.511000000.10101000.01100100.00000101255.255.255.011111111

25、.11111111.11111111.00000000与运算结果为192.168.100.011000000.10101000.01100100.000000002）本例中所给地址所C类地址，则IP地址和子网掩码进行与运算所得结果是网络地址 3） 将上面的网络地址中的网络地址部分不变，主机地址变为全1，结果就是广播地址。 4） 地址范围就是包含在本网段内的所有主机 网络地址加1即为第一个主机地址，广播地址减1即为最后一个主机地址，由此可以看出 地址范围是： 网络地址+1 至 广播地址-1 本例的网络范围是：1921681001 至 192168100254 也就是说下面的地址都是一个网段的。

26、1921681001、1921681002 。 19216810020 。 192168100111 。 1921681002545） 主机的数量 主机的数量 = 2二进制的主机位数 - 2 减2是因为主机地址不包括网络地址和广播地址。本例二进制的主机位数是8位。 主机的数量 = 28 2 = 254 二）总体计算 我们把上边的例子合起来计算一下过程如下： 例2： IP地址为128361993 子网掩码是2552552400。算出网络地址、广播地址、地址范围、主机数。 1） 将IP地址和子网掩码换算为二进制，子网掩码连续全1的是网络地址，后面的是主机地址， 虚线前为网络地址，虚线后为主机地址

27、2）IP地址和子网掩码进行与运算，结果是网络地址 3）将运算结果中的网络地址不变，主机地址变为1，结果就是广播地址。 4）地址范围就是含在本网段内的所有主机 网络地址+1即为第一个主机地址，广播地址-1即为最后一个主机地址，由此可以看出地址范围是： 网络地址+1 至 广播地址-1 本例的网络范围是：128361921 至 12836207254 5）主机的数量 主机的数量 = 2二进制位数的主机 - 2 主机的数量 = 212 2 = 4094 减2是因为主机不包括网络地址和广播地址。 【小结】1、从上面两个例子可以看出：不管子网掩码是标准的还是特殊的，计算网络地址、广播地址、地址数时只要把地

28、址换算成二进制，然后从子网掩码处分清楚连续1以前的是网络地址，后是主机地址进行相应计算即可。2、地址范围就是含在本网段内的所有主机网络地址+1即为第一个主机地址广播地址-1即为最后一个主机地址由此可以看出，地址范围是： 网络地址+1 至 广播地址-13、主机的数量 = 2二进制位数的主机 - 2 五、划分子网上面的例子192.168.0.0 子网掩码为255.255.255.0的这个网络中可容纳254台主机，如果想把一个网络分成两个以上的网络该如何分呢？IP地址是由网络地址+主机地址组成的，增加网络部分的长度，减少主机地址的长度就能将一个网络划分成数个网络。具体的解决办法就是增加子网掩码中连续

29、1，这样相应的主机地址就减少了。看个具体的例子就明白了。 19216800110000001010100000000000 00 0000002552552550111111111111111111111111 00 000000子网掩码由2552552550变为255255255192后网络位和主机位变化如下：19216800110000001010100000000000 00 000000255255255192111111111111111111111111 11 000000可看出当子网掩码从网络位从2552552550变为255255255192时网络位由24位变成26位，IP地址前24位是规定的网络位数，是不能改变的，而从主机借来的25、26两位是可以改变的。11000000101010000000000000 000000110000001010