网络基础知识

一、简介

      IP地址由四段组成，每个字段是一个字节，即4个字节、  每个字节有8位，最大值是255(=256：0~255)。

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      全世界范围是唯一的 32 位（4个字节 * 8位）的标识符。

      IP地址由两部分组成，即网络地址和主机地址，二者是主从关系：

                          1. 网络号 net-id，它标志主机（或路由器）所连接到的网络，网络地址表示其属于互联网的哪一个网络

                          2.主机号 host-id，它标志该主机（或路由器），主机地址表示其属于该网络中的哪一台主机。

      两级的 IP 地址可以记为：   IP 地址 ::= { <网络号>, <主机号>}   

      简而言之就是：IP地址 = 网络号+主机号

二、点分十进制记法：

       IPv4的地址长度为32位，共4个字节，但实际中我们用点分十进制记法。

三、IP分类

       IP地址 = 网络号+主机号。 

      分为A、B、C三类及特殊地址D、E。   

       全0和全1的都保留不用。

  A类：
       地址范围：1.0.0.1-126.255.255.254 (0000 0001.00000000.00000000.00000000~01111110.111111111.11111111.11111110）

       地址范围：1.0.0.0-126.255.255.255 （这种写法是把全0全1都算进去了，其它几类类似）

       网络号范围： 1~126                        （0000 0001 ~ 0111 1110）

       默认子网掩码：255.0.0.0 或  0xFF000000（十六进制）

       私有号段：10.0.0.0-10.255.255.255

       前1个字节(8位)为网络号，后3个字节(24位)为主机号。

       A类第1位必须是0。

       最大网络数：      126个

       最大主机数：

       全0全1的地址不可分配，作为保留地址。 上面减2也是这个原因。

       一般用于大型网络。

  B类：
           地址范围：128.1.0.1-191.255.255.254 

          网络号范围：128.1 ~ 191.255

           默认子网掩码：255.255.0.0 或 0xFFFF0000(十六进制)

          私有号段：172.16.0.0-172.31.255.255

          前2个字节(16位)为网络号，后2个字节(16位)为主机号。

          前两位固定为10。

          最大网络数：

          最大主机数：

          一般用于中等规模网络。

  C类：
            地址范围：192.0.1.1-223.255.255.254

            网络号段范围：192.0.1 ~ 223.255.255

            子网掩码：255.255.255.0 或  0xFFFFFF00 (十六进制)

             私有号段：192.168.0.0-192.168.255.255

             前3个字节(24位)为网络号，后1个字节(8位)为主机号。

             前3位固定为110。

             最大网络数：

             最大主机数：

            一般用于小型网络。

  D类：
         地址范围：224.0.0.1-239.255.255.254

         是多播地址。该类IP地址的最前面为“1110”，所以地址的网络号取值于224~239之间。

         一般用于多路广播用户 。

  E类：
         是保留地址。该类IP地址的最前面为“1111”，所以地址的网络号取值于240~255之间。

  回送地址：
          127.x.x.x        有的资料说，它属于A类。

          如127.0.0.1  等效于localhost或本机IP。  一般用于测试使用。

          例如：ping 127.0.0.1来测试本机TCP/IP是否正常。http://127.0.0.1:8080 等效 http://localhost:8080

  #### 特殊说明

        每一个字节都为0的地址（0.0.0.0）对应当前主机。

        IP地址中的每一个字节都为1的IP地址（255.255.255.255）是当前子网的广播地址。

        IP地址中凡是以11110开头的E类IP的地址，都保留用于将来和实验使用。

        网络号的第一个8位不能全为0。

        IP地址不能以127为开头，该类地址中数字127.0.0.1~127.255.255.254用于回路测试

四、无类域间路由

对于中小企业，假如有两千台机器，给他分个B类地址，6万多个，太浪费了，分个C类地址，一个C类地址254个，又不够，又得多申请几个，所以A，B，C类IP地址划分太过僵硬，很不灵活，因此又提出无类域间路（CIDR）由划分IP地址的方法。
将常规的子网掩码转换为二进制，将发现子网掩格式为连续的二进制1跟连续0，其中子网掩码中为1的部份表示网络ID，子网掩中为0的表示主机ID。比如255.255.0.0转换为二进制为11111111 11111111 00000000 00000000。

在前面所举的例子中为什么不用连续的1部份表示网络ID，连续的0部份表示主机ID呢？答案是肯定的，采用这种方案的IP寻址技术称之为无类域间路 由（CIDR）。CIDR技术用子网掩码中连续的1部份表示网络ID，连续的0部份表示主机ID。比如，网络中包含2000台计算机，只需要用11位表示 主机ID，用21位表网络ID，则子网掩码表示为11111111.11111111.11100000.00000000，转换为十进制则为 255.255.224.0。此时，该网络将包含2046台计算机，既不会造成IP地址的浪费，也不会利用路由器连接网络，增加额外的管理维护量。

CIDR表示方法：IP地址/网络ID的位数，比如192.168.23.35/21，其中用21位表示网络ID。

例1：192.168.23.35/21

   　子网掩码：11111111 11111111 11111000 00000000则为255.255.248.0

网络ID：192.168.00010111.0（其中第三个字节红色部分表示网络ID，其他表示主机ID，网络ID是表示网络ID部份保持不变主机ID全部变为0）则网络ID为192.168.16.0

起始IP地址：192.168.16.1（主机ID不能全为0，全为0表示网络ID最后一位为1）

结束IP地址：192.168.00010111.11111110（主机ID不能全为1，全为1表示本地广播）则结束IP地址为：192.168.23.254。

例2：将163.135.0.0划分为16个子网，计算前两个子网的网络ID、子网掩码、起止IP地址。

第1步：用CIDR表示163.135.0.0/20，则子网掩码为255.255.240（11110000）.0。

第2步：第一网络ID（子网掩码与IP地址与运算）：163.135.0.0

第一个IP地址：163.135.0.1　结束IP地址：163.135.15.254；

第3步：第二网络ID：163.135.16.0

        第一个IP地址：163.135.16.1　结束IP地址：163.135.31.254。　

五、子网掩码和网络ID的快速计算方法

CIDR的子网掩码都是连续的1跟连接的0表示，则子网掩码有以下几种表示方法：

0000 0000　　　0

1000 0000　　　128

1100 0000　　　128＋64＝192

1110 0000　　　128＋64＋32＝224

1111 0000　　　255－15＝240

1111 1000　　　255－7＝248

1111 1100　　　255－3＝252

1111 1110　　　255－1＝254

1111 1111　　　255

大家都知道11111111的十进制数为255，那么我们怎么来快速计算子网掩码呢？二进制的1=1，11=3，111＝7，1111=15；那么 1111 1110=255-1，1111 1100=255-3，1111 1000=255-8，1111 0000=255-15这样是不是就很快呢？只要我们一旦确定子网掩码中有多少位表示网络ID，那么我们马上就可以写出子网掩码了。那么，对于1000 0000，1100 0000和1110 0000 我们又该怎么计算呢？27=8则1000 0000=128，1100 0000=128+64，1110 0000=128+64+32，所以我们不需要去记住每一个为多少，只需要做做简单的加减法就搞定子网掩码的计算。

网络ID的结果大家都知道网络ID部份不变，主机ID部分全部变为0，那么在计算网络ID时，首先看子网掩码中有多少位用来表示网络，相应在将IP 地址转换为二进制时就只转换前面几位，比如192.168.176.15/19，网络ID一共19位，则网络ID前两个字节为192.168.X.0发生 变化的为第三个字节。那么怎样快速计算出这个变化的X的值呢？我们知道第三字节只有三位表示网络ID，转换时176>128，第1位为 1,176－128＝48＜64，第2位为0,48＞32第3位为1，剩下的计算就没有意义了，全都要转换为0，则网络ID为10100000，则网络 ID为192.168.160.0，这样计算反而出错的可能性很小。

六、 本地和远程网络概念

网络ID相同的计算机称之为本地网络，本地网络中的计算机相互通信不需要路由器连接；网络ID不相同的计算机称之为远程网络，远程网络中的计算机要相互通信必须通过路由器连接。

例1：192.168.10.14/28，192.168.10.15/28，192.168.10.16/28，192.168.10.31/28哪些是合法IP，哪些是非法IP地址？

主机ID全为0和主机ID全为1的为非法IP地址：192.168.10.15/28、192.158.10.16/28、192.168.10.31/28都是非法IP地址。

例2：192.168.10.14/28，192.168.10.15/28，192.168.10.16/28哪个不是同一网段？

网络ID相同的就属于同一网段，则192.168.10.16/28不属于同一网段。

七、子网数和主机数的计算方法

例：172.168.34.56/20，一共划分为了多少个子网，各子网可以包含多少台主机。

172.168.34.56是一个B类地址，B类地址用16位表示网络ID，题目中20位表示网络ID，则子网位数为4位，那么子网就有24次个（即从0000、0001到1111的16种变化）。

由于IP地址是32位，用20位表示网络ID，则主机ID的位数为12位，则每个子网可以包含212－2个IP地址，即可以包含4096个IP地址。

注意：为什么计算IP地址时要减2，而计算子网数目时不减2呢？IP地址减2的原因是主机ID不能全为0也不能全为1；子网就不存在这个问题。

八、 公共IP和私有IP地址

IP地址由IANA（Internet地址分配机构）管理和分配，任何一个IP地址要能够在Internet上使用就必须由IANA分配，IANA 分配的能够在Internet上正常使用的IP地址称之为公共IP地址；IANA保留了一部份IP地址没有分配给任何机构和个人，这部份IP地址不能在 Internet上使用，此类IP地址就称之为私有IP地址。为什么私有IP地址不能在Internet上使用呢？因为Internet上没有私有IP地 址的路由。私有IP地址范围包括：

A类：10.0.0.0/8

B类：172.16.0.0/12 即172.16.0.1-172.31.255.254共16个B类网络

C类：192.168.0.0/16即192.168.0.1-192.168.255.254共256个C类网络

九、超网

划分超网：将多个小网合并一个大网，主机ID向网络ID借位

十、练习

现在假设你是中国电信的网络划分人，现在要求如下：
1.各省子公司都在10网段
2.各市子公司在省公司的基础上进行划分子网
求
1.各省公司的网络id
2.各省公司的主机数
假设山东被分到了第四个网段，求出
1.各市公司的网络id
2.各市公司的主机数