IP地址與子網(wǎng)掩碼

衛(wèi)生管理系主講：田肖2024/10/21《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與應(yīng)用》南陽醫(yī)學(xué)高等?？茖W(xué)校第3章網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)和協(xié)議

本章詳細(xì)介紹了兩種了兩種網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)模型：OSI參考模型和TCP/IP參考模型。TCP/IP參考模型目前是業(yè)界的標(biāo)準(zhǔn)，在此基礎(chǔ)上介紹了IP地址以及子網(wǎng)掩碼概念與組成。

3.6IP地址與子網(wǎng)掩碼[Return]教學(xué)目標(biāo)了解:幾種特殊的IP地址形式。掌握:

IP地址的組成:地址類別、網(wǎng)絡(luò)號和主機(jī)號三個部分；劃分后IP地址的組成：網(wǎng)絡(luò)號、子網(wǎng)號以及主機(jī)號。3.6IP地址與子網(wǎng)掩碼3.6IP地址與子網(wǎng)掩碼在因特網(wǎng)中，為了使眾多的主機(jī)能夠相互識別，我們通常要給每一臺主機(jī)分配一個唯一的IP地址，也稱網(wǎng)際地址。IP地址采用的是數(shù)字表示形式，它往往會給我們帶來記憶和使用上的不便。因此，在實(shí)際應(yīng)用的過程中，我們還會采用另一種地址表示形式，即域名地址。3.6IP地址與子網(wǎng)掩碼1.IP地址

IP地址是一個32位的二進(jìn)制數(shù)，由地址類別、網(wǎng)絡(luò)號和主機(jī)號三個部分組成，如圖3-7所示。圖3-7【IP地址組成】3.6IP地址與子網(wǎng)掩碼1.IP地址

為了表示方便，國際上通行一種“點(diǎn)分十進(jìn)制表示法”：即將32位地址分為4段，每段8位，組成一個字節(jié)，每個字節(jié)用一個十進(jìn)制數(shù)表示。每個字節(jié)之間用點(diǎn)號“.”分隔。這樣，IP地址就表示成了以點(diǎn)號隔開的四個數(shù)字，每組數(shù)字的取值.范圍是0~255（（即一個字節(jié)表示的范圍如圖3-8所示）。

圖3-8【點(diǎn)分十進(jìn)制表示法】IP地址分成五類：A類、B類、C類、D類和E類，詳細(xì)結(jié)構(gòu)如圖3-9所示。圖3-9【IP地址分類】3.6IP地址與子網(wǎng)掩碼2分類IP地址2分類IP地址3.6IP地址與子網(wǎng)掩碼傳統(tǒng)的因特網(wǎng)采用分類IP地址。它定義了五類IP地址：A類、B類、C類、D類和E類。如圖3-3所示。2分類IP地址3.6IP地址與子網(wǎng)掩碼

（1）A類地址

A類地址網(wǎng)絡(luò)號占一個字節(jié)，主機(jī)號占三個字節(jié)，并且第一個字節(jié)的最高位為0，用來表示地址是A類地址，因此，A類地址的網(wǎng)絡(luò)數(shù)為27（128）個，每個網(wǎng)絡(luò)包含的主機(jī)數(shù)為224（16777216）個，A類地址的范圍是0.0.0.0～127.255.255.255。由于網(wǎng)絡(luò)號全為0和全為1保留用于特殊目的，所以A類地址有效的網(wǎng)絡(luò)數(shù)為126個，其范圍是1～126。另外，主機(jī)號全為0和全為1也有特殊作用，所以每個網(wǎng)絡(luò)號包含的主機(jī)數(shù)應(yīng)該是224-2（16777214）個。因此，一臺主機(jī)能使用的A類地址的有效范圍是：1.0.0.1～126.255.255.254。3.6IP地址與子網(wǎng)掩碼2分類IP地址（2）B類地址

B類地址網(wǎng)絡(luò)號、主機(jī)號各占兩個字節(jié)，并且第一個字節(jié)的最高兩位為10，用來表示地址是B類地址，因此B類地址網(wǎng)絡(luò)數(shù)為214個（實(shí)際有效的網(wǎng)絡(luò)數(shù)是214-2），每個網(wǎng)絡(luò)號所包含的主機(jī)數(shù)為216個（實(shí)際有效的主機(jī)數(shù)是216-2）。B類地址的范圍為128.0.0.0～191.255.255.255，與A類地址類似（網(wǎng)絡(luò)號和主機(jī)號全0和全1有特殊作用），一臺主機(jī)能使用的B類地址的有效范圍是：128.1.0.1～191.254.255.254。2分類IP地址3.6IP地址與子網(wǎng)掩碼128～191（3）C類地址

C類地址網(wǎng)絡(luò)號占三個字節(jié)，主機(jī)號占一個字節(jié)，并且第一個字節(jié)的最高三位為110，用來表示地址是C類地址，因此C類地址網(wǎng)絡(luò)數(shù)為221（實(shí)際有效的為221-2）個，每個網(wǎng)絡(luò)號所包含的主機(jī)數(shù)為256（實(shí)際有效的為254）個。C類地址的范圍為192.0.0.0～223.255.255.255，同樣，一臺主機(jī)能使用的C類地址的有效范圍是：192.0.1.1～223.255.254.254。2分類IP地址3.6IP地址與子網(wǎng)掩碼192～223（4）D類地址

D類地址用于多播，多播就是同時把數(shù)據(jù)發(fā)送給一組主機(jī)，只有那些已經(jīng)登記可以接收多播地址的主機(jī)，才能接收多播數(shù)據(jù)包。D類地址的范圍是224.0.0.0～239.255.255.255。（5）E類地址

E類地址為將來預(yù)留的，同時也可以用于實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，它們不能被分?分類IP地址3.6IP地址與子網(wǎng)掩碼網(wǎng)絡(luò)類型第1字節(jié)范圍可用網(wǎng)絡(luò)號范圍最大網(wǎng)絡(luò)數(shù)每個網(wǎng)絡(luò)中的最大主機(jī)數(shù)A1～1261～126126（27-2）16777214（224-2）B128～191128.0～191.25516384（214）65534（216-2）C192～223192.0.0～223.255.2552097152（221）254（28-2）表3-3IP地址的使用范圍3.6IP地址與子網(wǎng)掩碼2分類IP地址

劃分子網(wǎng)的原因主要有以下幾點(diǎn)：（1）A類網(wǎng)絡(luò)和B類網(wǎng)絡(luò)的地址空間都很大，不進(jìn)一步進(jìn)行劃分，很難得到有效的利用。（2）將一個大的網(wǎng)絡(luò)劃分為多個與單位的部門相對應(yīng)的小的網(wǎng)絡(luò)更便于進(jìn)行管理。（3）通過使用路由器連接子網(wǎng)，可以隔離廣播和通信，減少網(wǎng)絡(luò)擁塞。（4）出于安全方面的考慮，希望利用子網(wǎng)技術(shù)將管理網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)網(wǎng)絡(luò)分開。（5）由于歷史的原因和應(yīng)用的需要使得一個單位可能擁有不同的物理網(wǎng)絡(luò)，利用子網(wǎng)技術(shù)可以方便地實(shí)現(xiàn)互聯(lián)。

3.子網(wǎng)的劃分

3.6IP地址與子網(wǎng)掩碼劃分子網(wǎng)的方法是將IP地址的主機(jī)號部分劃分成兩部分，拿出一部分來標(biāo)識子網(wǎng)，另一部分仍然作為主機(jī)號。帶子網(wǎng)標(biāo)識的IP地址結(jié)構(gòu)如圖3-9所示。3.6IP地址與子網(wǎng)掩碼3.子網(wǎng)的劃分

劃分后IP地址由三部分組成：網(wǎng)絡(luò)號、子網(wǎng)號以及主機(jī)號。因此，IP地址可以表示為：

IP-address::={<Network-number>，<Subnet-number>，<Host-number>}3.6IP地址與子網(wǎng)掩碼3.子網(wǎng)的劃分

IP地址的網(wǎng)絡(luò)號加子網(wǎng)號可以惟一地標(biāo)識一個子網(wǎng)，因此，我們將這兩部分合起來再加上為“0”的主機(jī)號部分稱為子網(wǎng)地址。在未劃分子網(wǎng)時，我們可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的類別（由IP地址的第一個字節(jié)確定）得到網(wǎng)絡(luò)號和主機(jī)號的長度。在劃分子網(wǎng)后，我們?nèi)绾沃谰W(wǎng)絡(luò)號、子網(wǎng)號以及主機(jī)號的長度呢？為此，TCP/IP采用了子網(wǎng)掩碼。3.6IP地址與子網(wǎng)掩碼3.子網(wǎng)的劃分

圖3-10【子網(wǎng)的劃分】

子網(wǎng)掩瑪（SubnetMask）也是一個“點(diǎn)分十進(jìn)制”表示的32位二進(jìn)制數(shù)，通過子網(wǎng)掩碼，可以指出一個IP地址中的哪些位對應(yīng)于網(wǎng)絡(luò)地址（包括子網(wǎng)地址）、哪些位對應(yīng)于主機(jī)地址。對于子網(wǎng)掩碼的取值，通常是將對應(yīng)于IP地址中網(wǎng)絡(luò)地址（網(wǎng)絡(luò)號和子網(wǎng)號）的所有位都設(shè)置為“1”，對應(yīng)于主機(jī)地址（主機(jī)號）的所有位都設(shè)置為“0”。TCP/IP協(xié)議使用子網(wǎng)掩碼判斷目的主機(jī)是位于本地子網(wǎng)，還是位于遠(yuǎn)程子網(wǎng)。3.6IP地址與子網(wǎng)掩碼3.子網(wǎng)的劃分

獲得子網(wǎng)地址的方法是將子網(wǎng)掩碼和IP地址進(jìn)行按位“與”運(yùn)算。如圖3-10所示。3.6IP地址與子網(wǎng)掩碼3.子網(wǎng)的劃分

究竟拿出多少比特作為子網(wǎng)號來標(biāo)識子網(wǎng)，取決于子網(wǎng)的數(shù)量和子網(wǎng)的規(guī)模。各類網(wǎng)絡(luò)的主機(jī)號的比特?cái)?shù)用p表示，如果從p比特主機(jī)號中拿出m比特來劃分子網(wǎng)，則剩下n=p-m比特用于標(biāo)識主機(jī)。A類網(wǎng)絡(luò)：p=24B類網(wǎng)絡(luò)：p=16C類網(wǎng)絡(luò)：p=8Pnm網(wǎng)絡(luò)號子網(wǎng)號主機(jī)號3.6IP地址與子網(wǎng)掩碼3.子網(wǎng)的劃分

m比特可以標(biāo)識2m個子網(wǎng)，但一般不建議使用m比特子網(wǎng)號為全“0”和全“1”的子網(wǎng)，原因是有些路由協(xié)議并不同時發(fā)布網(wǎng)絡(luò)地址和子網(wǎng)掩碼。這樣，m比特實(shí)際可以劃分2m-2個可用的子網(wǎng)。n比特可以標(biāo)識2n臺主機(jī)，但n比特為全“0”時用于標(biāo)識子網(wǎng)，為全“1”時用于表示子網(wǎng)廣播地址。這樣，n比特主機(jī)號實(shí)際可以標(biāo)識2n-2臺主機(jī)。 以B類網(wǎng)絡(luò)172.16.0.0為例

當(dāng)m=1時，第三字節(jié)的最高位拿出來劃分子網(wǎng)。此時子網(wǎng)掩碼為255.255.128.0，兩個子網(wǎng)為：

172.16.0.0 （10101100000100000000000000000000子網(wǎng)號:0）

172.16.128.0（10101100000100001000000000000000子網(wǎng)號:1）這兩個子網(wǎng)皆不建議使用。3.6IP地址與子網(wǎng)掩碼3.子網(wǎng)的劃分

當(dāng)m=2時，第三字節(jié)的最高兩位拿出來劃分子網(wǎng)。此時子網(wǎng)掩碼為255.255.192.0，四個子網(wǎng)為：

172.16.0.0 （10101100000100000000000000000000 子網(wǎng)號：00）

172.16.64.0 （10101100000100000100000000000000 子網(wǎng)號：01）

172.16.128.0 （10101100000100001000000000000000 子網(wǎng)號：10）

172.16.192.0 （10101100000100001100000000000000 子網(wǎng)號：11）當(dāng)m=8時，可以劃分為256個子網(wǎng)。172.16.0.0，172.16.1.0，…，172.16.255.0。子網(wǎng)掩碼為255.255.255.03.6IP地址與子網(wǎng)掩碼3.子網(wǎng)的劃分

通常規(guī)劃一個網(wǎng)絡(luò)時劃分子網(wǎng)的步驟如下：（1）確定需要多少個子網(wǎng)號來惟一標(biāo)識每一個子網(wǎng)。（2）確定需要多少個主機(jī)號來標(biāo)識每個物理網(wǎng)絡(luò)(子網(wǎng))上的每臺主機(jī)。（3）綜合考慮子網(wǎng)數(shù)和子網(wǎng)中的主機(jī)數(shù)后，確定一個符合要求的子網(wǎng)掩碼。（4）確定標(biāo)識每個子網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)號。（5）確定每個子網(wǎng)上可以使用的主機(jī)號的范圍。3.6IP地址與子網(wǎng)掩碼3.子網(wǎng)的劃分

缺省情況下，A、B、C三類網(wǎng)絡(luò)的掩碼如表3-4所示。表3-4默認(rèn)的子網(wǎng)掩碼地址類型點(diǎn)分十進(jìn)制數(shù)子網(wǎng)掩碼的二進(jìn)制位A255.0.0.011111111000000000000000000000000B255.255.0.011111111111111110000000000000000C255.255.255.011111111111111111111111100000000

子網(wǎng)掩碼的作用是判斷信源主機(jī)和信宿主機(jī)是否在同一網(wǎng)段上，方法是把信源主機(jī)地址和信宿主機(jī)分別與所在網(wǎng)段的子網(wǎng)掩碼進(jìn)行二進(jìn)制“與”運(yùn)算，如果產(chǎn)生的兩個結(jié)果相同，則在同一網(wǎng)段；如果產(chǎn)生的結(jié)果不同，則兩臺主機(jī)不在同一網(wǎng)段，這兩臺計(jì)算機(jī)要進(jìn)行相互訪問時，必須通過一臺路由器進(jìn)行路由轉(zhuǎn)換。3.6IP地址與子網(wǎng)掩碼4.幾種特殊的IP地址形式

1．網(wǎng)絡(luò)地址由一個有效的網(wǎng)絡(luò)號和一個全“0”的主機(jī)號組成，用來表示某一個具體的網(wǎng)絡(luò)。例如：一臺IP地址為202.103.225.68的主機(jī)，其網(wǎng)絡(luò)地址為202.103.225.0，它的主機(jī)號為44。2．廣播地址（1）直接廣播地址：由一個有效的網(wǎng)絡(luò)號和一個全“1”的主機(jī)號構(gòu)成，其作用是因特網(wǎng)的主機(jī)向網(wǎng)絡(luò)號所指向的網(wǎng)絡(luò)廣播信息。例如：202.103.225.255是網(wǎng)絡(luò)號為202.103.225.0的網(wǎng)絡(luò)的廣播地址。（2）有限廣播地址：32位全為“1”的IP地址（255.255.255.255），用于本網(wǎng)（或本子網(wǎng)）廣播。3.6IP地址與子網(wǎng)掩碼3．回環(huán)地址

A類網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)號為127（即01111111）的IP地址，是保留地址，可作為本地軟件回環(huán)測試本主機(jī)之用，叫做回環(huán)地址。即在127.0.0.0～127.255.255.255之間，除了主機(jī)號為全0（127.0.0.0）或主機(jī)號為全1（127.255.255.255）以外都是可用的回環(huán)地址。因此，含有網(wǎng)絡(luò)號127的數(shù)據(jù)報(bào)不可能出現(xiàn)在任何網(wǎng)絡(luò)上。3.6IP地址與子網(wǎng)掩碼網(wǎng)絡(luò)號主機(jī)號源地址使用目的地址使用代表的含義00可以不可以在本網(wǎng)絡(luò)上的本主機(jī)0主機(jī)號可以不可以在本網(wǎng)絡(luò)上的某個主機(jī)全1全1不可以可以只在本網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行廣播（各路由器均不轉(zhuǎn)發(fā)）網(wǎng)絡(luò)號全1不可以可以對網(wǎng)絡(luò)號上的所有主機(jī)進(jìn)行廣播127任何數(shù)可以可以用作本地軟件的回環(huán)地址表3-6一般不使用的特殊IP地址[Return]4．專用地