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IP划分基础

二进制和十进制的关系

二进制是计算技术中广泛采用的一种数制。二进制数据是用0和1两个数码来表示的数。它的基数为2,进位规则是“逢二进一”,借位规则是“借一当二”。

二进制和IP地址的关系

IPV4的IP地址是32位的二进制数,为了方便管理与记忆,转换为了易记的十进制数,实际上是四组八位二进制数。并且将其用点隔开,称作点分十进制。

子网掩码的作用

IP地址分为网络ID和主机ID,而子网掩码的作用就是用来区分网络ID和主机ID,同一网络段中的主机可以直接通讯,而不同网段中的主机通讯就需要靠路由转发了,所以有了子网掩码后,就可以方便的划分网段,隔离不同需求的主机了。

同一网段中,每个设备的IP地址是唯一的,如果IP地址重复,将会造成冲突。

IP地址的分类

IP地址分为了公网IP地址和保留的私网地址,还有部分特殊地址。

公网地址在全球公网中都是唯一的,由国际互联网组织统一管理。

而私网地址则是保留给局域网络使用的。

IPV4的地址又分为五类:

而其中又为私有地址划分出了一块IP地址:

A类:10.0.0.0 到 10.255.255.255

B类:172.16.0.0 到172.31.255.255

C类:192.168.0.0 到192.168.255.255

私有网络IP无法直接访问互联网,需要NAT映射到公网

特殊的IP地址

主机位全0:代表当前网段。

主机位全1:代表当前网段中所有主机,是当前网段广播地址。

169.254.0.0网段:Windows系统在当前系统无法通过DHCP获取正确地址时,会自动分配此网段内地址。

127.0.0.0-127.255.255.255:系统回环地址。

广播和多播地址

第二层广播:MAC地址为FF-FF-FF-FF-FF-FF(MAC地址为16进制表示,此地址网络中代表所有设备)

第三层广播:本网广播,IP地址为255.255.255.255(点分十进制表示IP地址,网段广播地址)

定向广播:可跨路由,主机位为255(二进制主机位全1)

组播 多播:一对一组模式,向组内成员广播。

子网划分

为避免地址浪费,或区隔设备,利用子网掩码,划分不同网络ID位,进行网段区分。

子网划分分别为等长子网划分与变长子网划分。

等长子网划分

网络ID后移一位,原本24位网络ID,向主机位借一位分配给网络ID变成25位,因网络ID不同,将会判断他们为两个网段,而可用主机位只剩七位,七位二进制可衍生出128种变化,则每个网段将可用128个IP地址。原本255个IP地址平分为两块。

2的n次方可以计算出当前网段可用IP个数,n为主机位的二进制个数。

若将上方网段网络位ID增加到26位:

则子网掩码为26位,1111 1111.1111 1111.1111 1111.1100 0000=255.255.255.192

则主机位为6位,2的6次方为64,得出此网段可用IP为64个。

192.168.1.0被均分为四个网段。


而每个网段将会有两个地址为网段特殊地址,不能被设备所使用:

当前网段第一个地址:代表当前网段。

当前网段最后一个地址:当前网段广播地址。

变长子网划分

将192.168.1.0网段,子网掩码为255.255.255.0,进行变长子网划分:

与等长子网划分一样,变长子网划分不过是将主机位不断减少,使用其中不同的网段,只是相对等长子网划分而言,其划分方法为变长子网划分。

如图所示:

若网络ID增加一位,则子网掩码为255.255.255.128,可用IP段为172.16.1.129-254。

若网络ID增加两位,则子网掩码为255.255.255.192,可用IP段为172.16.1.65-126。

若网络ID增加三位,则子网掩码为255.255.255.224,可用IP段为172.16.1.33-62。

若网络ID增加四位,则子网掩码为255.255.255.240,可用IP段为172.16.1.17-30。

若网络ID增加五位,则子网掩码为255.255.255.248,可用IP段为172.16.1.9-14。

若网络ID增加六位,则子网掩码为255.255.255.252,可用IP段为172.16.1.5-6。(点对点)

点到点网络

网络ID共30位,主机ID只有两位,可用IP只有两个,此时网段可用设备只有两个,这时就称为点到点网络。

超网合并

提高性能与效率,跨网段传输不必通过路由转发。

合并网段与划分子网刚好相反,划分子网时是通过增加网络ID位实现,而合并子网却是通过减少网络ID位。

例如将192.168.1.0网段与192.168.0.0网段合并:

将网络ID位减少一位,使两个网段的网络ID相同,此时会认为当前两个网段处于同一网段,若是网络ID不同,若要合并需借位至其网络ID相同。

计算网络ID位与主机ID位一定要使用二进制,便于理解和计算。

合并192.168.0.0、192.168.1.0、192.168.2.0、192.168.3.0、192.168.4.0、192.168.5.0……

减少一位网络网络ID,并不是任何相邻网段就可以合并,通过计算发现减少一位网络ID的情况下,1和2网段并不能合并,3和4网段也无法合并,依次类推等等,如果1和2网段要合并那么网络ID将要减少两位,如果3和4网段需要合并,那么网络ID需要减少三位,并且还会将0、1、、2、5、6、7都合并进来。

判断网段能不能合并根据规律有一个快捷的方法,将需要合并的网段的最小地址拿出来除以将要合并的网段个数,如果能够整除,则能够合并,若是不能整除,则不能直接合并。

如上题:

若合并192.168.1.0、192.168.2.0,就用1来除合并个数2,发现不能整除,则不能合并。

若合并192.168.2.0、192.168.3.0、192.168.4.0、192.168.5.0,就用2除以4,余0,则可以合并。

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