总结:IP地址、网络地址与子网掩码的理解
一、IP地址
电脑之间要实现网络通信,就必须要有一个合法的ip地址。IP地址=网络地址+主机地址,(又称:主机号和网络号组成)
ip地址的结构使我们可以在Internet上很方便的寻址。ip地址通常用更直观的,以点分十进制表示,每个数字从0到255,如某一台主机的ip地址为:128.20.4.1。
在局域网里,同样也需要ip地址,一般内网的ip地址是以192.168开头的,这样很容易区分公网和内网的ip地址。
【注】网络地址也叫做网络位置、网络号、网段、子网IP,都是描述属于哪个子网的同义词。
【注】IP地址和掩码均知道时才能确定主机所在的网段,任意一网段下的主机号不能全为0或全为1,主机号全为0表示该网络段的网络地址,全1是广播地址。
二、彻底明白IP地址的含义
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?
要解答这些问题,先看一个日常生活中的例子。
如下图所示,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。
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IP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
假设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
三、IP的类型
IP地址由网络标识和主机标志两部分组成。常用的IP地址有A、B、C三类,每类均规定了网络标识和主机标识在32位中所占的位数。
A类地址:0.0.0.0---127.255.255.255
B类地址:128.0.0.0---191.255.255.255
C类地址:192.0.0.0---223.255.255.255
A类地址通常分配给具有大量主机的网络使用,B类地址通常分配给规模中等的网络使用,C类地址通常分配给小型局域网使用。
四、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。计算网络地址就是判断网络中的计算机在不在同一网络。在就能通,不在就不能通。
先看看最简单的网络。下图两台计算机是用网线(交叉线)直接将两台计算机连起来的,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、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,这两台计算机就能正常通讯。
2、如果1号机地址不变,将2号机的IP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,这台计算机就不能正常通讯。
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:用网线直接连接的计算机或是通过HUB(集线器)或普通交换机间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在不在同一网络。在就能通,不在就不能通。注意,这里说的在不在同一网络指的是IP地址而不是物理连接。那么如何计算呢
五、子网掩码
子网掩码用来指明一个IP地址的哪些位标识的是主机所在的子网,以及哪些位标识的是主机的位掩码。子网掩码不能单独存在,它必须结合IP地址一起使用。子网掩码只有一个作用,就是将某个IP地址划分成网络地址和主机地址两部分。
在IP地址的某个网络标识中,可以包含大量的主机,而实际应用中不可能将这么多的主机连接在单一的网路中,这样给网络寻址和管理带来不便。
为解决这个问题,可以在网络中引入“子网”的概念。将主机标识域进一步划分为子网标识和子网主机标志,通过灵活定义子网标识域的位数,可以控制每个子网的规模,将一个大型网络划分成相互独立又相互联系的子网后,网络内部各子网便可以独立寻址和管理,各子网间通过跨子网的路由器连接,这样也提高了子网的安全性。
子网掩码分类
1)缺省子网掩码
即未划分子网,对应的网络号的位都置 1 ,主机号都置 0 。
A 类网络缺省子网掩码: 255.0.0.0
B 类网络缺省子网掩码: 255.255.0.0
C 类网络缺省子网掩码: 255.255.255.0
2 )自定义子网掩码:
将一个网络划分为几个子网,需要每一段使用不同的网络号或子网号,实际上我们可以认为是将主机号分为两个部分:子网号、子网主机号。 形式如下:
未做子网划分的 IP 地址:网络号+主机号
做子网划分后的 IP 地址:网络号+子网号+子网主机号
也就是说 IP 地址在划分子网后,以前的主机号位置的一部分给了子网号,余下的是子网主机号。
六、如何计算网络地址
上面提到,网络地址就是判断网络中的计算机在不在同一网络。在就能通,不在就不能通。
网络地址是怎么来的?是通过将IP地址和子网掩码地址进行运算得到的。
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,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。
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 11001010·01100011·10100000·00110010
255.255.255.0 换算成二进制为 11111111·11111111·11111111·00000000
2)将二者进行与运算
3)将运算结果换算成十进制,这就是网络地址.
11001010·01100011·10100000·00000000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、二台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.。
2、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。
3、 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
七、案例理解
借助网络上的一个案例,具体如下:
从前有一个地主,有256间房子,地主家的门牌号码是“192.168.1”,那么他家第一间房子的门牌号码是192.168.1.0,第二间是192.168.1.1,…第256间的编号是192.168.1.255。
地主老了,需要把256间房子分给4个儿子,平均分配,每个儿子可以分64间。
请来一位先生主持公道,先生这么来操作:
192.168.1.0-192.168.1.63 分给大儿子
192.168.1.64-192.168.1.127 分给二儿子
192.168.1.128 -192.168.1.191 分给三儿子
192.168.1.192-192.168.1.255 分给四儿子
如何来描述四个儿子的子网网段呢?
192.168.1.0/26
192.168.1.64/26
192.168.1.128/26
192.168.1.192/26
/26是什么鬼?
255.255.255.192的二进制是多少? “11111111-11111111-11111111-11”大家数数一共多少个1?不用数了,是26个1,为了简化子网掩码的表示,用/26代替255.255.255.192。
按位与运算我们来看大儿子的网段192.168.1.0/26是如何得到的?
以大儿子的房间为例:
192.168.1.0-192.168.1.63
二进制表示:
192.168.1.0
11000000.10101000.00000001.00000000
192.168.1.63
11000000.10101000.00000001.00111111
首尾地址完全相同的是多少?
11000000.10101000.00000001.00
数数一共多少位?26位!那么用这个“192.168.1.0/26”就可以表示大儿子所有房间。
对照房间的门牌号码“192.168.1.199”,很显然属于四儿子的。
Q1:一个主机192.168.1.199/26 能否和直连主机192.168.1.200/24 通信?
可以的,因为都是四儿子的房间。
Q2:一个主机192.168.1.199/26 能否和直连主机192.168.1.1/24 通信?
不可以,因为一个是大儿子的房间,一个是四儿子的房间,无法直连通信!
参考:
子网掩码有那么难吗?
IP地址与子网掩码
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