IP地址及子网掩码介绍及计算详解

一、ip地址与子网掩码

1.ip地址

ip地址是一种在internet上给主机编址的方式，也是网际协议地址。ip地址是ip协议提供的同一地址格式。

ip地址用于表示连入internet上的每台主机，它是识别每台主机的唯一标识。

在IPv4中，ip地址由32个二进制位组成，通常用点分十进制形式标识。

2.子网掩码

它是一种用来指明一个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。

二、网络位与主机位的计算

ip地址与子网掩码使用，分为网络位与主机位。

例如：一台设备ip地址为192.168.1.1 ，子网掩码为：255.255.255.0

我们可能通常一眼就能看出这台设备是192.168.1.0网段的，可是，具体是如何得到的呢？

其实，它的计算方式是，将ip地址与子网掩码换算成为2进制，进行“与”运算，得到的就是这台设备的网络位，也就是我们所说的网段，剩下的就是主机位，如下图：

再将得到的结果转化为十进制，即：192.168.1.0，也就是网络位。

也就是说，网络位与主机位可以在子网掩码的修改下，进行变化，我们在下面的“变长子网掩码”中会讲到。

三、ip地址的分类

1.ip地址分类如下：

我们同样可以通过计算，获得ip地址的范围，其中，我们只需要记住，在ip地址换算为二进制时:

A类ip地址固定首高位为0

B类ip地址固定首高位为，次高位为10

C类ip地址固定首高位为，次高位和第三位为110即可。

我们以A类ip地址为例，当固定首高位为0时，A类ip地址最小为00000000，最大为01111111，换算为10进制，即0~127。

所以，A类ip地址范围为：0.0.0.0~127.255.255.255 。

同理，B类ip地址固定首高位为，次高位为10，那么B类ip地址最小为10000000，最大为10111111，换算为10进制，即128~191。

所以，B类ip地址范围为：128.0.0.0~191.255.255.255 。

2.每一类ip地址所对应的缺省子网掩码如下

四、特殊的ip地址

在每个网段中，主机位全置（转化为二进制）0，为该网段的网络地址；

在每个网段中，主机位全置（转化为二进制）1，为该网段的广播地址；

也就是说，每个网段都有两个特殊的ip地址不可用。

除此之外，还有一些特殊的网段，如下图：

五、变长子网掩码

1.定义

变长子网掩码（VLSM）是指一个网络可以用不同的掩码进行配置，将一个网络（网络地址）划分为多个子网，提供更多的灵活性，同时保证在每个子网能够有足够数量的主机。

2.好处

可变长子网掩码缓解了使用缺省子网掩码导致的地址浪费问题；同时也为企业网络提供了更为有效的偏址方案。

3.原理

上面我们讲过了，一个ip地址的网络位，是通过ip地址与子网掩码进行“与”运算得到的。我们以C类ip地址192.168.1.1为例，C类ip地址的缺省子网掩码为：255.255.255.0，转化为二进制为11111111.11111111.11111111.00000000，可用主机位为2^8-2=254个。我们可以通过向最后8位借位的方式，将整个192.168.1.0网段划分出更多的网段。但是为什么借位就能划分出更多的网段呢？我通过计算的方式，为大家讲解：

如果我们接1位会出现以下情况：

借1位后，子网掩码变成了11111111.11111111.11111111.10000000

(注：借位时只能从最高位开始借。)

此时，我们通过ip地址与子网掩码进行“与”运算的方式，计算192.168.1.1与192.168.1.129的网络位，如下图：

得出的结果转化为10进制 为：192.168.1.0与192.168.1.128，计算出来的结果不同，意味着这两个ip在修改子网掩码后，已经成为两个不同网段的ip地址了。

4.具体计算

我们知道了子网掩码借位可以增加网段，相应的主机位会相应减少，具体是多少呢？又如何计算呢？我总结如下：

每当子网掩码借n位，就会将原网段划分为2^n个网段，主机位为2^(8-n) -2  (减2为减去该网段的网络地址与主机位)。

例如：借1位，原网段就会被划分为2^1=2个网段，主机位为2^(8-1)-2=126个。

此时，我们就可以根据需要的网段，需要的设备进行网段划分了。