IP子网划分

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    同学们，上节课我们了解到了局域网的基本原理。还记得吧，这节课上新课，我就不带大家一一回顾了，有问题的可以课下随时来找我。好了，言归正传，这节课我们来谈一谈我们之前一直所挂在嘴边的IP地址。

    同学们还记得我之前是怎么说IP地址的？是不是说IP地址是网络中唯一标示某一个节点的！它和我们上节课所说的MAC地址的作用很相像，都是唯一标示某个终端的，只不过MAC地址是作用在数据链路层，而IP地址却是做用在网络层。（说到这里，我来提问一下。OSI参考模型从下往上是哪七层？物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层。这是基础啊，大家别上完没多久就忘记了。）

    我们现在所说的，默认都是IPv4的地址，后期会给大家介绍IPv6地址的。IPv4地址，默认32位。就是ppt上面的这个啊。由于32位，01表示显得有点长，所以我们常常把它分成4部分，中间用点分开。分成了4部分，是不是就变成了8位、8位、8位、8位。由于2进制数字显得过于庞大，所以我们表示的时候都是把它换算成10进制的数字来表示。每8位为一组。而且大家需要注意的是，这每个8位之间，是相互独立的。所以我们这种方式，称作点分十进制。

    同学们知道二进制和十进制之间的转换吗？

    在我们常用的十进制中，我们是不是用0123456789这十个数字表示所有。在个数数中，我们能用0123456789表示个数数中所有数字。当9这个最大的数字还要加1的时候，个位已经是最大的了，满足不了我们现在的需求。所以我们需要向前去进一位，在前面的那位上，把数字由0变为1，并且，最后的个位上的数字也是由9变成了0。

    这好像我们如果去了火星，那边要开始建造房屋以供我们居住。可是那边的地理环境又和地球的不太一样，只能允许6层楼高的房屋健在。那么我们人口过多，需要至少10层楼左右才能满足居住。这样的话，我们是不是只能先建造一个6层高的房子，再去建造一个4层楼高的，这样就可以满足了。为什么呢？因为最高是6层，超过了不就是不能存在吗？

    二进制中也是这样。我只有0和1这两个数字，当最后一位数字已经为1的时候，再去加1。这样最后一位不能满足，我们只能往前进一位，把它变成10。这个就是我们十进制中数字2在二进制中的表现。

    那么我们十进制和二进制中是如何转化的呢？

    在我们的十进制中，比如1006这个数字，它是不是可以表示为1*10的3次方+6*10的0次方。这是怎么回事呢？十进制中，基数是不是为10，就是一个个位中，最多只允许出现十个数，那么基数就是10。权重就是10的次方，个位数最小，没有其它比它还小的数字，所以用0去表示它的权重。这样的话就是，比如一个二进制数字1001，那么它的十进制数字就是1*2的3次方+1*2的0次方=9，这就是二进制向十进制的转换。

    十进制是怎么转换为2进制呢？那是把十进制的数字，例如75，把它变成若干2的倍数的数字相加。就是64+8+2+1，再把其变成2的次方的数字表示1000000+1000+10+1。最后变为二进制数，就是1001011。这就是十进制的数字向二进制的转换。

    （这样我有个问题问问大家。这样的都是8位，且8位都是可变的。那么这8位换算成10进制，最小是多少？最大是多少？8个全0，是0；8个全1,255。）所以我们在IPv4地址中出现的数字是0~255，如果出现什么256,300的。那肯定是错误的。IPv4地址绝对不可能出现大于255的数字。

    IP地址在我们的PC里面，它一般都是存放在哪里的呢？可有同学知道？放在内存里面的。所以IP地址可有随意的修改。（内存就是暂时存储程序以及数据的地方。）像我们电脑的IP地址，都是自动获取的。可能今天你获取的是192.168.1.1，明天开机获取的就是192.168.1.12。因为在内存中，一关机就没有了。临时存放。

    那肯定有人有疑问了，说我自己给我电脑配置了一个192.168.1.1的IP地址，关机之后还是这个呀？手工配置的，存放在硬盘中。

    接下来我们来了解一下IP地址的结构。早期的结构是二级结构，二级结构怎么分的呢？网络位+主机位。网络位：用于区分不同的网络。只要网络位不相同，就是不同的网络。主机位：在同一个网络位内，区分不同的终端。（就像我们的身份证号码一样。1-2位省、自治区、直辖市代码； 3-4位地级市、盟、自治州代码； 5-6位县、县级市、区代码； 7-14位出生年月日； 15-17位为顺序号； 18位为校验码。1—6位是不是定死的，你家在哪，前6位就是固定的，这个就相当于网络位。一个是区分不同的网络，一个区分不同的地方。）

    主机IP地址：IP地址中的主机位不全为0。用来区分不同的主机。那我有个问题。你网络位是多少位？你主机位又是多少位？

    分类。A类（前8位）、B类（前16位）、C类（前24位）、D类、E类。A类地址中，前8位中的最高位固定为0，不能动的。B类，10不能动。C类，110。

    作为A类地址，它第一个8位的范围是多少？0~127，后面7位全位0，后面7位全位1。B类地址第一个8比特的范围是？128~191，C类地址第一个8比特的范围是？192~223。 好，这三类地址，我们都可以称之为单播。IP地址中的单播地址，A类、B类和C类IP地址。

    组播地址，就是我们所说的，D类。注意的一点，对于组播地址来说，就没有所谓的网络位和主机位之分。在组播地址中，前面4位固定不变，后面28可以任意改动。1110开头，都是组播地址。代表的是每个组的。不是每个主机。前8比特数字的取值范围是多少？224`239。

    E类地址，前面4位固定不变，1111。不是11110啊，第五位也是可以为1的。注意一下。那么E类地址，前8比特数字的取值范围是多少？240~255。

    这是关于IP地址的分类问题。大家可听明白了？可有问题？

    接来下我们来说一说特殊IP地址。这个对于我们还是挺重要的。网络地址，俗称网络号。（所在网络的编号是多少。）与之相对应的就是广播地址，俗称广播号（所在网络的广播地址是多少。）。这两个地址都是针对主机IP地址而言。

    举个例子，我们在家用路由器之后使用的地址是192.168.1.10（打个比方）（主机IP地址：可以表示一台PC。主机位不全为0。）

    你是怎么知道它主机位不是全为0的呢？第二个问题，你是怎么猜测它是哪一个网络的呢？

    这些是怎么算的呢。网络地址：网络位不变，主机位全为0。广播地址：网络位不变，主机位全为1。（可以代表这个网络中的所有PC。）所以对于一个IP地址，计算它的网络地址和广播地址。重要的是你要知道它的网络位和主机位分别是哪些。这个又是怎么区分的呢？根据它是哪类地址。看第一个十进制的范围。A类0~127，B类128~191，C类192~223。看我们的这个地址，192，是不是在192~223之间，所以它是C类地址。网络位是24位。那么192.168.1这三个十进制的数字是不是代表着24位二进制的数字。主机位现在是10，网络地址是全为0。那么是不是就变成了192.168.1.0。那么这个地址是不是就是我这个192.168.1.10的网络地址。那么广播地址呢。主机位全为1，8个全为1，是不是就是192.168.1.255。那么我发送一个数据包，目标地址为192.168.1.255，那么这个数据包谁能收？是不是这个网络中的所有主机都可以接收。这就是网络中的广播地址。

    所以这两个定义都是针对于一个主机IP地址而言的。要想搞明白一个IP地址，它的网络位是多少，主机位是多少。一定要记住A、B、C这三类第一个8位的范围。

    在举个例子。172.18.200.227，先看这个地址合不合法。可是一个有效的IP地址？（是，那就没得说。不是，为什么？是不满足32位呢，还是数字范围超过了。可有问题？）那大家算一下，这个IP地址，它的网络号是什么？广播号又是什么？给大家10s钟时间算一下。网络号是172.18.0.0，广播号是172.18.255.255。再举个例子，123.11.22.33。它的网络号和广播号又是多少？我们来看下它的前8位所计算出的10进制数字是多少，123是把。在ABC类哪个地址范围内？是不是A类，0~127。网络号呢，网络位不变，主机位全为0。所以网络号是123.0.0.0。网络号呢，网络位不变，主机位全为1。所以广播号是123.255.255.255。大家可有疑异？

    如何判断两个主机是在同一个网络？就是看网络号。如果网络号相同，那么就是在同一个网络。所有说，任意两个主机的IP地址中的网络位相同，说明他们是同一个网络的！作为同一网络的两个不同的PC，他们之间什么位肯定不能相同，对，主机位。

    延伸说个问题。我们上述说举例的那个123.11.22.33的IP地址。他们网络号不是123.0.0.0吗？那么这个网络内的第一个（最小的）主机IP地址是多少？123.0.0.1（0000 0001），最大呢？123.0.0.254（1111 1110），为什么不能是255？如果是255不就是广播地址了嘛。再问一个，那么这个网络中，一共有多少个主机IP地址？2的24次方-2。24位，每位都有2种变化，所以是2的24次方。为什么减2？因为一个全0的网络号和全1的广播号，剩下的不就是可以使用的主机IP地址。如果问你一个网络最多可以容纳多少台PC，那么你就看它主机位有多少，在它的主机位基础上，2的n次方减2。

    如果我们公司有30个人需要上网，那么主机位至少是多少位，才能满足我们公司的需求？（所以我们要了解，2的0次幂到2的7次幂分别是多少。一定要记得滚瓜烂熟。IP地址的计算一直会用到这些知识。）至少是大于等于5，如果是4位，那么满打满算只有16，那剩下的人怎么办？是不是就必须要大于4才行。所以公式是不是就是2^x-2≥30。虽然5这个数字能刚好满足30，但是公司万一加人呢？是不是瞬间就不能满足了？所以我们一般正常计算的时候，2^（x-1）-2≥30。让它多一点，做个简单的预留，预防个别紧急情况。同理，是不是6以上的数字也是可以，但是主机个数是不是预留过多了，会造成IP地址的浪费。所以我们做这个的时候，尽量做到最合适就行。

    特殊地址还有0.0.0.0啊，32位没有一位是指定的。所以这是未指定地址，表示任意。当你的目标不明确，不知道自己的目标是什么的时候，就用这个。

    那么255.255.255.255这个全1的IP地址呢？MAC地址也有同样的地址，是全F。一个是二层表示广播，这个是三层表示广播。范围是全球，不像之前的广播号，那个是一网络下的广播地址。

    127.0.0.1。这个是回环地址，可以表示自己。所有我们的A类地址中，头和尾都得去掉。所有范围变成1~126。这个大家得了解一下。

    169.254.0.0。这个地址是单独分配给微软使用的。这是什么情况呢？就是我们的电脑安装了微软的操作系统，当你的电脑没有获取到IP地址的时候，系统会自动给你分配一个169.254开头的IP地址。这是个特权。

    私有IP地址。该类地址只能在本地网络内使用，没有全球效益，即不能上网（Internet）。

    10.0.0.0——10.255.255.255
    127.16.0.0——127.31.255.255
    192.168.0.0——192.168.255.255

    这三类地址，都是具有本地效益。（就像我们的大学毕业证书一样，除了清华，北大，科大等的毕业证书，其余大学的证书是不是只能在我们中国有效，出国了别的国家不会承认。但是那几所大学除外，他们的毕业证却是全世界有效的。这个私有IP地址就和这些有着异曲同工之妙。）

    如果你的电脑的IP地址是10开头的，那么你的电脑是不能上网的。但是我们在学校照样也是能上网的。这又是为什么呢？那是因为我们做了个技术叫NAT，这个我们在后面的内容会给大家进行介绍的。

    这些我们所说的都是关于IP地址的计算。一是，计算主机地址的网络号和广播号；二是，计算网络中的主机个数或者是反推网络位的主机位的个数；三是，子网划分。把大的网络分成若干个小的网络。

    只要是C类网络，那么网络中的主机个数不能超过254。B类网络，那么网络中的主机个数不能超过65534，A类网络，那么网络中的主机个数不能超过2的24次方-2。这样的话，如果一个公司的上网个数不超过254，那么是不是就可以用一个C类IP地址就可以搞定。如果一个公司就255台主机，那么这个改用哪类地址？是不是除了C类网络，A类网络和B类网络都可以解决吧。但是B类网络更好点。B类网络也是多了好多IP，剩下的IP怎么办？改别的公司？在安全的角度考虑，两个公司肯定要网络不同吧。是不是也不行，那么这么多只能浪费？久而久之，地址肯定是被浪费完了吧。那就怎么办呢？

    那么能不能把B类网络分成若干个小的网络？把小的分给这个上网人数为255人的公司，剩下的再分给别的公司。这就是我们所说的子网划分。

    子网划分：将一个主类（标准的A/B/C）划分成若干个网络位相同的子网的技术。这样就把之前网络结构由二级结构变成了三级结构。

    主网络位+子网络位+主机位

    那么我们所说的网络位=主网络位+子网络位

    我们把一个大的网络，分成若干个小的网络。是不是把这个网络的容纳主机的个数变小？容纳主机的个数变小，是不是就意味着主机位变少？主机位少了，网络位是不是就多了。划分子网后，子网的网络位绝对比主网的网络位多。

    之前我们简略的籍贯是不是就是省份加地级市，就像我的——安徽省，安庆市。结果人口普查，要完整的信息。（加上区位和街道。）是不是就变成了安徽省，安庆市，大观区，德宽路。那么表示，安徽省是不是个主网？安庆市是不是安徽省的子网？大观区是不是安庆市的子网？德宽路是不是大观区的子网？

    我们之前的网络位和主机位是不是定好的，现在多了个子网络位，那么这个子网络位得该找谁要？明显借的就是主机位。

    借用原则：一是，必须从第一位主机位开始借位；二是，必须连续依次借若干位。

    192.168.1.（xxxx xxxx）

    借1位能产生2个子网。

    产生两个子网，是不是借用一位，那么这一位从哪借呢？都行吗？从第一位开始借，就是主机位上紧挨着网络位的那一位。

    借2位能产生4个子网

    必须连续借若干位。（原因是网络中，网络位和主机位不能交叉）
那么问个问题，借若干位，能借多少位？全部都借到？至少要留一位吗？那么是不是就是最后一位，只能有两种情况，0和1。是不是主机位全0和全1两种情况。就是网络号和广播号。所有至少要留两位！

    我们把一个主网分成若干个子网是根据公司的需要来划分的。就像学校中，根据院系先划分子网，如果还需要，可以在院系下再根据年级划分。公司中就可以根据公司的部门。怎么划分，可以先看公司下有多少个部门，多少个部门之间需要相互通信，之后再看部门下需要有多少台主机。

    网络号区分不同的网络，不同局域网之前不能相互通信，不同局域网之间本质的区别就是网络号不同。    一个IP网络就是一个LAN！不同LAN的本质区别就是网络号不同！

    出个问题，公司有A部分，100人；B部分，50人；C部分，30人；D部分，10人；E部门，3人；公司一共有多少人？193人是吧！假设一人一台PC，是不是一个C类地址就可以搞定。（192.168.1.0）

    一个公司就5个部门，那么得需要借几个主机位。是不是就需要借3位。借3位了后，是不是就只有5个主机位，最多容纳主机个数是2的5次方-2=30个。那这样的话，A部门和B部门咋办。那这样的话，是不是C类网络就不行了，得用个B类网络。明明是只有193，怎么还是不够呢？是不是网络地址还是被浪费了，这样是不是网络划分还是不灵活。

    我们计算出，每个部门需要多少个位数的主机位。那么A部分，7位主机位；B部分，6位主机位；C部分，5位主机位；D部分，4位主机位；E部门，3位主机位。你不是不够，那么我们先从A部门开始。你要7位主机位，我给你主机位。8位，多一位，那一位是不是就是主网位！那么A部门的网络号是192.168.1.128 25位！我分给A部门之后，是不是还有。那么B部门网络号是192.168.1.64 26位！同理，那么C部门网络号是192.168.1.32 27位！同理，那么D部门网络号是192.168.1.16 28位！同理，那么E部门网络号是192.168.1.8 29位（）！剩下的是不是还有192.168.1.0（0000 XXX）29位！

    这种划分方式叫做，VLSM，可变成子网掩码。将一个主类网络划分成若干个网络位可以不相同的子网技术！（而子网划分，必须划分成网络位相同的子网！）
    五个子网的网络位都不一样！

    很明显我们VLSM更加灵活，子网当中再划子网！

    1993年提出VLSM，所以我们现在都支持VLSM！

    那么问个问题！192.168.1.1这个IP地址，你们告诉这个IP地址的网络号是多少？IP地址是多少位的？你是不是只能告诉我至少是24的！

    子网掩码：标示出IP地址32位中哪些是网络位，哪些是主机位。网络位用1来标示，主机位用0来标示。

    192.168.1.1
    255.255.255.0

    这个255翻译成2进制是不是8个1，意思是不是这8位都是网络位！

    网络号：192.168.1.0
    广播号：192.168.1.255

    182.19.2.1
    255.255.254.0

    网络号：182.19.2.0
    广播号：182.19.3.255

    CIDR：无类域间路由。不分A类、B类、C类。

    它把地址分成地址块！

    使用地址块不区分不同的地址区域。用二元组来表示地址块！例如192.168.1.0/24！（IP地址由，IANA全球统一分配！）

    把若干个网络合成一个网络块！

    用CIDR把这四个C类网络合并成一个大的网络块。

192.168.12.0/24（192.168.（0000 11   00）.0）
192.168.13.0/24（192.168.（0000 11   01）.0）
192.168.14.0/24（192.168.（0000 11   10）.0）
192.168.15.0/24（192.168.（0000 11   11）.0）

聚合之后
192.168.12.0/22

    只有CIDR才能把一个主类网合并成一个更大的网络！

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多谢楼主！

sun33chuang

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淼渺淼渺

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