【Linux网络基础】网络子网划分基础知识（IP地址，子网）

一. IP地址分类与子网划分基础

1. 什么是IP地址？

常见的ip地址版本为ipv4, ipv6

32位

4 * 8=32位。

32位二进制数字序列组成的数字序列

 

点分十进制

采用点将32位数字进行分割为4端，每段8位的二进制数，但二进制数不便于记忆，此转换为10进制数显示，即点分十进制

2. 十进制与二进制的转换

十进制是作为人类方便识别的一种地址表现形式，而二进制是作为计算机方便识别的表现形式。

 

列出1-20 的十进制对照表

根据对照表进行一定的规律总结

根据第二章表的信息进行数据的逻辑总结可以得知：

因此可以得知对于点分十进制而言，对应的每个数值即为下图所示：

根据上面说到的将32位数字分为4端，即每段8位数字，通过上图也可以得知主机地址的初步理解算法。

 

3. IP地址的类别

分类1：根据二进制位的网络位分类

IP地址是根据2的次方进行求得的，而转变思路，也可以利用2的次方进行ip地址类型的表示，即一个IP地址是由2的32次方求得。

因此 2的32次方的范围为：0.0.0.0-->0.0.0.1-->255.255.255.255

但是如果随着IPv4地址的随意使用，会使得IP地址变得没有规律的使用，变得凌乱，并且还会造成地址的浪费。

因此需要对IPv4地址进行一定的规划管理和控制使用，所以将IP地址的范围划分为5个类别。

• ABC 三类分配给互联网用户所使用
• D 类型作为 组播 使用
• E 类型作为科学研究使用，进行保留

 

简单的说，IP地址分5类，常见的地址是A, B, C类

 

• A类： 1.0.0.0 到 126.0.0.0 （0.0.0.0 和 127.0.0.0保留）
• B类： 128.1.0.0 到 191.254.0.0 （ 128.0.0.0 和191.255.0.0 保留）
• C类：192.0.1.0 到 223.255.254.0 （192.0.0.0 和223.255.255.0 保留）
• D类 224.0.0.0 到 239.255.255.255 用于多点广播
• E类：240.0.0.0 到 255.255.255.254 （保留255.255.255.255，用于广播）

 

特殊地址：

• 127.0.0.1 表示回环地址，进行测试使用，验证本地的TCP协议簇安装的是否正确
• 0.0.0.0 主机位全为0的称为是网络地址
• 255.255.255.255 主机位全为1的称为广播地址，即想所有人发出信息

 

注意：

对于路由器寻址过程中，只关心网络地址，并不关心主机地址。

 

分类2：私网地址

IP地址的另一种分类方式：

• 私网地址，又称为局域网地址

私网地址：下面的网络地址段就是分配给专用网络地址使用的。

• 10.0.0.0/8 (10.0.0.0 到 10.255.255.255）
• 172.16.0.0/12 (172.16.0.0 到 172.31.255.255)
• 192.168.0.0/16 (192.168.0.0 到 192.168.255.255)
• 169.254.0.0/16 (169.254.0.0 到 169.254.255.255）

其他地址：用于IDC机房，办公室场景中ISP给我们分配的外网地址。

 

说明：

划分私网ip地址的作用，主要是避免地址的枯竭，对于一般不同局域网环境中，地址实际是可以重复使用的，不必要仍保持唯一性。

就类似于人的身份证和护照的关系一样（护照全球唯一，身份证在自己国内唯一，他国不干预）。

默认私网地址只能在本局域网中有效识别，但一旦出局域网到公网，就没有任何意思了，因此未解决这种问题，就出现了一个技术NAT，即：地址的映射技术。

分类3：网络地址、广播地址和主机地址

IP地址类型的另一种划分：

• 网络地址：指代网络的地址，在网络的ipv4地址范围内，最小地址保留为网络地址，此地址的主机部分的每个主机位均为0
  • 如：192.168.1.0
• 广播地址：用于向网络中的所有主机发送数据的特殊地址。广播地址使用该网络范围内的最大地址，即主机部分的各比特位全部为1的地址。
• 主机地址：分配给网络中终端设备的地址

 

因此总结得知：

1. 0和255作为主机的地址，是不能进行分配使用的，只有0-255之间的地址可以进行分配为主机地址使用
2. 可以引入一个公式： 可以分配的主机地址个数=2的N次方-2。其中N次方的N表示多少个主机位，-2就表示减去网络地址和广播地址，剩余的就是可分配的主机地址。
   • 如：192.168.1.*，最后一位是主机位，也就是说2的8次方-2=254个主机地址个数。

4. 通讯类型

• 单播（点到点）：就是点到到点的通讯，例如：A-B的通信方式
• 组播：一对多的方式，但是可以根据需要进行接收，如果不想接收可以进行过滤掉
• 广播（广播域）：在一定的范围内，所有成员都会收到的信息，称为广播信息，并且每个成员都要收取，都要进行处理。

 

5. 子网划分讲解

为什么要划分子网？（引入一个子网的概念）

1. 会出现大量的局域网地址，同时向一个网关发送请求，引起网关设备的负载过高
2. 会引起局域网内的大量广播数据传送，形成广播风暴
3. 而且会非常的浪费地址空间，有可能只有两台主机或者一台，就分配一个C类地址。

因此，综上所述，就需要进行一个子网的划分。

类似于将一个大的网络切成几块，划分成几个小的局域网络

1. 将一个大的广播域分成几个小的广播域环境
2. 减少网关设备所承载的负载量
3. 有效的避免ip地址的浪费，使一个大的地址空间更加弹性和更加灵活的进行分配

 

通过子网划分（通过子网掩码进行划分）

可以将一个大的局域网落进行切割为多个小的局域网，这样就解决了上面说的两个问题，而得到的新的局域网络就称为子网。

划分子网的方式

通过子网掩码的方式，进行子网的划分，但首先了解一下掩码的作用，即：掩码的概念。

 

说明：

一个网络地址是通过网络位和主机位组成，根据上面的知识可以得知。

但如何判定一个主机的网络地址是多少，一个主机的主机地址是从几位开始。

一个B类地址，分为网络部分和主机部分两个部分，对应网络部分占用了16bit（即16位）不能被主机使用，因此可以用 /16 表示网络地址的子网类型。

 

1. 掩码和ip地址一般是成对出现的，因为默认只有ip地址时，是无法确认哪些位是网络部分，哪些是主机部分的
2. 默认的网络类别是根据 A B C类定义划分的，即：
   • A类掩码就是 /8
   • B类掩码就是 /16
   • C类掩码就是 /24

而有了掩码，可以打破原有的ABC类，再进行子网的划分。

 

特别说明： 掩码也要和IP地址一样，换算成二进制数进行表示。

 

掩码地址的表示方式

掩码如何进行划分

网络位向右移动，占用主机位，即向主机位借位，生成新的网络位。

其中/16 就表示了子网掩码所指定的网络位个数，A类一般是/8，B类一般是/16，C类一般是/24。

实质上就是移动网络位和主机位中间分隔的线，向主机位进行移动，减少主机数量，扩大拥有的子网数量。

新的子网的产生，掩码表示的信息也要进行变化，从而可以更好地表示网络地址的规划信息。

用示例题进行掩码的说明：

那样就是分成了：

• 172.16.0.1-172.16.63.254
• 172.16.64.1 - 172.16.127. 254
• 172.16.128.1 - 172.16.191.254
• 172.16.192.1 - 172.16.255.254

 

2的14次方-2 个 IP地址。

 

因此可以得到另一个计算公式的结论：

可以划分的子网数=2的N次方，其中N表示借用的主机位个数。

 

总结：

1. 判断ip地址类型，找掩码： 根据上面所学的ip地址分类规划，可以得知默认的掩码信息
2. 变更掩码，出子网： 根据默认的掩码规划信息，将掩码信息进行调整变成，即进行子网划分
3. 得出子网号： 根据借用的主机位，可以判断出可用的子网信息
4. 得出主机段： 根据剩余的主机位，可以判断出可用的主机地址
5. 得出广播号： 得出主机范围，即也就是得出了网络地址和广播地址

练习：

192.168.1.0/28 地址对应掩码地址，主机地址，以及每段子网中的网络地址和广播地址。

做法：

1. 划分子网，根据划分方式诸位进行计算求值，便于理解划分过程，但效率不高
2. 划分子网，根据掩码做减法进行求得主机个数，从而进行子网分配，简单效率高

四位的子网二进制，192.168.1是网络位（固定的）
0000[0000]-->0 -->192.168.1.1 - 192.168.1.15
0001 [0000]-->16 -->192.168.1.16- 192.168.1.31
0010 -->32 -->192.168.1.32-192.168.1.47
0011  -->48 --> 192.168.1.48-192.168.1.63
0100  -->64 --> 192.168.1.64 -192.168.1.79
0101  --> 80 --> 192.168.1.80 - 192.168.1.95
0110 -->96
0111 -->112
1000 -->128
1001 -->144
1010 -->160
1011 -->176
1100 -->192
1101 -->208
1110 -->224
1111 -->240

网上有在线子网计算器：

• 可用地址：14
• 掩码：255.255.255.240
• 网络：192.168.1.0
  • 可用：192.168.1.1-192.168.1.14
  • 广播：192.168.1.15
  • ...接下去以此类推