IP地址和子网掩码的基础知识

IP地址的概念

1. IP地址组成

IP地址源于Internet，是一种层次结构的地址，适合于众多的互联网。Internet中每一台主机至少有一个IP地址，且这个IP地址必须是全网唯一的。一个IP地址标识一个网络和与此网络相连的一台主机。IP地址由4个字节32位二进制数组成，使用点分十进制数表示。4个字节的IP地址分为两个层次部分：网络号（Network ID）和主机号（Host ID）,如202.93.120.44。

在网络寻址时只需要网络号，从网络中经过多个网络（网关）最终到达目的网络，用网络号即能判断是否到达目的网络，与主机号无关，主机号用于在目的网络中区分某台主机。

一个基本的地址分配原则：要为同一网络的所有主机分配相同的网络标识号，同一网络内不同主机必须分配不同的主机标识号（主机号）以区分主机。不同网络内的每台主机必须有不同的网络标识号。

要使自己的主机加入Internet，为了避免IP地址与其他网络相冲突，必须向Internet NIC（网络信息中心）获得IP地址和域名。

2. IP地址的类别

因特网标准定义了五种类型的IP地址。三种基本种类是A类、B类和C类。如表1-1所示：

种类 A B C IP地址 W.X.Y.Z W.X.Y.Z W.X.Y.Z 网络ID W W.X W.X.Y 主机ID X.Y.Z Y.Z Z

表1-1 IP地址的八位组

图1-1显示了根据地址种类划分网络ID和主机ID的情况。A类网络地址为主机ID分配了24位，为网络设备提供了更多可用的主机ID；B类网络地址提供的网络ID数与每个网络ID的主机ID数目是一样的，使管理员能够配置大量的网络，但每个网络允许拥有较少的主机数；C类网络地址提供的网络ID较多，但允许每个网络ID拥有的主机数目很少。

（1）A类地址：一个字节的网络地址，最高位为0，允许有126个网络，每个网络中用3个字节表示主机地址，能够容纳多达16 777 214个主机ID。其格式如表1-2所示。使用A类地址时可分配的网络ID范围是：1.X.Y.Z～126.X.Y.Z。A类地址适合大型网络。 网络ID 0 主机ID 0 8 16 24 32 表1-2 A类地址格式

（2）B类地址：两个字节网络地址，最高两位为10，接下来的14位为网络地址，允许16 384个网络，每个网络允许65 534台主机，其格式如表1-3所示。使用B类地址时可分配的网络ID范围是：128.0.Y.Z～191.255.Y.Z。B类地址适合于中型网络。

网络ID 1 0 主机ID 0 8 16 24 32

表1-3 B类地址格式

（3）C类地址：最高3位为110，接下来的21位为网络地址，允许有2097152个网络，每个网络主机数为254，其格式如表1-4所示。使用C类地址时可分配的网络ID范围是：192.0.0.Z～223.255.255.Z。C类地址适合小型网络。

网络ID 1 1 0 主机ID 0 8 16 24 32

表1-4 C类地址格式

（4）D类地址：多地址，实现一点对多点的传送，常用于X.25、帧中继（FR）和ATM等使用点对点协议的网络。这类地址不支持全网广播，需要配置D类地址实现一点对多点的传送。D类地址的前4位为1110，即地址从224.0.0.0到239.255.255.255。，其格式如表1-5所示。

多播地址 1 1 1 0 0 8 16 24 32 表1-5 D类地址格式

（5）E类地址：用于将来扩展，同时也用于实验目的。它们不能分配给主机。E类地址前五位为11110。其格式如表1-6所示。

1 1 1 1 0 0 8 16 24 32 表1-6 E类地址格式

（6）赋予主机IP地址：表1-7总结了A类、B类、C类网络编址。如表所示，一个IP地址的种类可以从最高三位来判断，用两位就足以区分三个主要类型（A类、B类、C类）。

A类 B类 C类 定义网络ID位 7 14 21 网络ID范围 1～126 128～191 192～233 可定义网络的数目 126 16 384 2097 152 用于主机ID的范围 24 16 8 互联网上定义的主机数目 16 777 214 65 534 254

表1-7 因特网地址的类型

A类 B类 C类 起始范围 1.0.0.1 128.0.0.1 192.0.0.1

终止范围 126.255.255.254 191.255.255.254 223.255.255.254 表1-8主机ID的有效范围

（7）私有地址：IP地址按用途分为私有地址和公有地址两种。所谓私有地址就是在A、B、C三类IP地址中保留下来为组织机构内部分配地址时所使用的IP地址。

私有地址主要用于在局域网中进行分配，在Internet上是无效的。这样可以很好的隔离局域网和Internet。私有地址在公网上是不能被识别的，必须通过NAT将内部IP地址转换成公网上可用的IP地址，从而实现内部IP地址与外部公网的通信。公有地址是在广域网上使用的地址，但在局域网中同样也可以使用。

RFC 1918定义了3类私有地址段：

A类 B类 C类 私有地址范围 10.0.0.1～10.255.255.254 172.16.0.1～172.31.255.254 192.168.0.1～192.168.255.254 表1-9 RFC 1918定义的3类私有地址段

3. 特殊用途IP地址

（1）网络地址：主机号全0。

（2）广播地址：主机号全1，含这类IP地址的IP分组被广播到网络上的每一个节点。 （3）回送地址：127.0.0.0或127.0.0.1，本地回环（Loopback）测试地址。 （4）全0地址：0.0.0.0常用于表示默认网络，在路由表中构造默认路径。

4. 子网的划分

出于管理、性能和安全方面的考虑，许多单位把单一的网络划分为多个物理网络，并使用路由器把它们连接起来。子网划分（Subnetting）技术能够使单个网络地址横跨几个物理网络，如图1-1所示。互联网中的每个物理网络都被称为子网。