IP地址

它们可唯一标识 IP 网络中的每台设备
每台主机（计算机、网络设备、外围设备）必须具有唯一的地址
IP地址由两部分组成
•网络ID：
•标识网络
•每个网段分配一个网络ID
•主机 ID：
•标识单个主机
•由组织分配给各设备

计算ip地址二进制

例：192.168.38.2
bc计算器
obase=2 十进制转化为二进制
192 --> 11000000
168 --> 10101000
38   --> 00100110
2     --> 00000010
ibase=2 二进制转化为十进制
 11000000101010000010011000000010
得到：3232245250 
3232245250为192.168.38.2的十进制IP

IPv4地址格式：点分十进制记法

IP地址分类

有类

A类：前8位是网络ip

0 000 0000 - 0 111 1111: 1-127
网络数：126, 127
每个网络中的主机数：2^24-2
本地回环地址：127.0.0.1
默认子网掩码：255.0.0.0
私网地址：10.0.0.0
广播：10.255.255.255

B类：前16为是网络ip

10 00 0000 - 10 11 1111：128-191
网络数：2^14-2
主机数：65534
每个网络中的主机数：2^16
默认子网掩码：255.255.0.0
私网地址：172.16.0.0-172.31.0.0

C类：前24位是网络ip

110 0 0000 - 110 1 1111: 192-223
网络数：2^21
每个网络中的主机数：2^8-2
默认子网掩码：255.255.255.0
私网地址：192.168.0.0-192.168.255.0

D类：组播(多播)

1110 0000 - 1110 1111: 224-239

E类：保留未使用

240-254

A类：1-126    前8位是网络IP    第一段
B类：128-191  前16位是网络IP  前两段
C类：192-223  前24位是网络IP  前三段

ip地址规划

无类：网络ID(主机ID)按需指定位数
CIDR 无类域间路由
IPv4 32位 网络ID，主机ID不确定
netmask：子网掩码  32位二进制数 
网络ID位数，netmask对应就是1    主机ID对应位数，netmask为0

A类netmask   255.0.0.0
B类netmask   255.255.0.0
C类netmask   255.255.255.0

公式：

1>  网络(网段)数量=2^可变网络ID位数
2> 一个网络的主机数=2^主机ID位数-2 =2^(32-网络ID位数)-2
3> 网络ID=IP与子网掩码netmask对位相与
4> 划分子网数=划分成2^N个 (N->网络ID位向主机ID位借N位)

连续的1或者连续的0都有可能成为子网掩码

00000000      0 
10000000      128
11000000      192
11100000      224
11110000      240
11111000      248
11111100      252
11111110      254
11111111      255

例：

172.20.0.123 网络ID位是22位，netmask是多少？
 网络ID位是22，表示22个1
11111111.11111111.11111100.00000000 
netmask为 255.255.252.0

CIDR无类域间路由表示法
IP/网络ID位数  例：172.20.0.123/22

例：

200.222.123.23/26 子网掩码是多少？
网络ID位是26，表示26个1
11111111 11111111 11111111 11
255.255.255.192
主机数是多少？
主机数=2^主机ID位-2
2^(32-26)-2=62

网络ID=IP与子网掩码对位相与
判断两个主机是否是同一个网段
1与1为1,0和任何数相与为0 
例：192.168.1.100  -> 11000000.10101000‬.00000001.01100100‬
255.255.255.0  -> 11111111.11111111.11111111.00000000
网络id为：11000000.10101000.00000001.00000000
-> 192.168.1.0

例：

172.20.222.123/20  和172.20.230.100/20 是否在同一网段？

172.20.222.123/20   netmask:255.255.240.0  网络ID：172.20.208.0
172.20.230.100/20   netmask:255.255.240.0  网络ID：172.20.224.0
网络ID位=20 第三段 所以不在同一网段

主机A与主机B是否在同一网段？
主机A 192.168.1.100/16   netmask:255.255.0.0
主机B 192.168.2.100/16   netmask:255.255.0.0
网络ID位=16 第二段 所以在同一网段

练习：

主机A：192.168.1.100/16
主机B：192.168.2.100/24
主机A和主机B是否在同一网段？

主机A和主机B是相对的。
1>   当A连B时，网络ID位数为16
网络ID为 192.168.0.0
主机B192.168.2.100与192.168.0.0
所以在同一网段

2>   当B连A时，网络ID位数为24
网络ID为192.168.2.0
192.168.1.100与192.168.1.0
所以不再同一网段

练习：

192.168.199.111/21
1>网络ID：192.168.192.0
2>netmask: 255.255.248.0
3>主机数：2^11-2=2046
4>最小IP , 最大IP
网络ID：192.168.11000 000.00000000
最小IP：192.168.11000 000.00000001    -> 192.168.192.1/21
最大IP：192.168.11000 111.11111110      -> 192.168.199.254/21

222.111.188.123  netmask:255.255.255.192
1> 网络ID：222.111.188.64
2> CIDR:222.111.188.123/26
3> 主机数：2^6-2=62
4>最小IP：222.111.188.01000001 -> 222.111.188.65 
  最大IP：222.111.188.01111110  -> 222.111.188.126

将一个大网络划分成多个小网络 (划分子网)
大网络 -> 主机多=主机ID位数多，网络ID位数少
小网络 -> 主机少=主机ID位数少，网络ID位数多
网络ID位向主机ID位借N位，划分成2^N个小网络

例：
将10.0.0.0/8分成两个小网络
1> 10.0 0000000.0.0 -> 10.0.0.0/9
2> 10.1 0000000.0.0 -> 10.128.0.0/9

1> 10.0.0.0/9 
最小IP：10.0.0.1
最大IP:  10.127.255.254
2> 10.128.0.0/9
最小IP：10.128.0.1
最大IP：10.255.255.254

10.0.0.0/8 划分32个子网给32个公司使用
1> 新的子网netmask
2> 新的子网，最大网络ID，最小网络ID
3> 新的子网存放最多的主机数是多少
4> 最大网络ID的 最小ip  最大ip  是多少？ 

1> 32=2^5  N=5  网络ID位是 8+5=13
      255.248.0.0
2> 最小网络ID：10.00000 000.00000000.00000000 -> 10.0.0.0/13
     最大网络ID：10.11111 000.00000000.00000000 -> 10.248.0.0/13
3> 2^(32-13)-2=   
4> 10.248.0.0/13
最大网络IP：10.11111111.11111111.11111110 -> 10.255.255.254/13
最小网络IP：10.11111000.00000000.00000001 -> 10.248.0.1/13

拓展：10.248.0.0/13划分17个使用
1> 17=2^4+1  N=5  网络ID位是13+5=18
     255.255.192.0
     网络ID=10.248.0.0/18
2>最大网络ID：10.11111 111.11 000000.00000000 -> 10.255.192.0/18
    17位最大ID：10.11111 100.00000000.00000000 -> 10.252.0.0/18  第17位只借了一位
           最小网络ID：10.11111 000.00 000000.00000000 -> 10.248.0.0/18
3>2^(32-18)-2=16000
4>10.252.0.0/18
    10.11111100.00000000.00000000
     最小IP：10.11111100.00  000000.00000001 -> 10.252.0.1/18  
     最大IP：10.11111100.00 111111.11111110 -> 10.252.63.254/18
网络ID位是18 前18个字节为网络ID位 不能更改

如果按照A.B.C类 总共多少个网段？
A: 0xxxxxxxx.X.Y.Z
 排除0.x.x.x和127.x.x.x
2^7=128-2=126 可用

B：10xxxxxx.xxxxxxxx.X.Y
2^14=16*1024

C:110xxxxx.xxxxxxxx.xxxxxxxx.z
2^21

合并超网，多个小网络合成一个大网络，主机ID位向网络ID位借位

相同的当做网络ID 不相同的当做主机ID

例：220.78.10011 000.0 -> 220.78.168.0/21
220.78.10101 001.0
220.78.10101 111.0

可以通过互联网上路由器有没有对应的路由来区分

公共IP地址有

私有IP地址没有

私有IP地址：

A类：CIDR  10.0.0.0/8
B类：CIDR  16个
172.16.0.0/16   ->  172.00010000.0.0/16
172.17.0.0/16  ->  172.00010001.0.0/16
......
172.31.0.0/16 -> 172.00011111.0.0/16
合并超网
172.16.0.0/12

C类：256个
192.168.0.0/16

特殊地址

0.0.0.0
0.0.0.0不是一个真正意义上的IP地址。它表示所有不清楚的主机和目的网络
255.255.255.255
限制广播地址。对本机来说，这个地址指本网段内(同一广播域)的所有主机
127.0.0.1～127.255.255.254
本机回环地址，主要用于测试。在传输介质上永远不应该出现目的地址为“127.0.0.1”的 数据包
224.0.0.0到239.255.255.255
组播地址，224.0.0.1特指所有主机，224.0.0.2特指所有路由器。224.0.0.5指OSPF 路由器，地址多用于一些特定的程序以及多媒体程序
169.254.x.x
如果Windows主机使用了DHCP自动分配IP地址，而又无法从DHCP服务器获取地址，系统会为主机分配这样地址

来源：https://blog.51cto.com/14451057/2430906

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