關於IP網路號和主機號的原理
轉自xhamigua_QQ496400739的文章
http://xhamigua.blog.163.com/blog/static/61786908201191112512850/
文章中可能有些小錯誤，不過不影響學習。
關於IP網路號和主機號的原理
2011-10-11 13:29:12| 分類：系統方面 | 標籤：|舉報|字號大中小訂閱
網路號和主機號具體怎麼弄出來的? ? ? ?
1、標準分類的ip地址的網路號是，
A類是前8位
B類是前16位
C類是前24位
舉一個例子
如172.16.10.2，因為172.16.10.2是B類地址，所以172.16所代表的位就是網路號的位，後面10.2代表的位是主機位，A類C類和例子結構相同，就是位數不同。
2、如果不是標準的ip地址，就是要划子網的，就不一樣了。要看後面的位數來確定
如192.168.15.2/26，後面的26代表網路號位數是26位，剩下的6位是主機號；前24位是標準的網路號，後倆位是為劃分子網從主機號分出來的，也劃分到網路號裡。
子網掩碼與IP地址子網掩碼與IP地址結合使用，可以區分出一個網路地址
的網路號和主機號。
例如：有一個C類地址為：
192．9．200．13 其預設的子網掩碼為：
255．255．255．0 則它的網路號和主機號可按如下方法得到：
①將IP地址192．9．200．13轉換為二進位制
11000000 00001001 11001000 00001101
②將子網掩碼255．255．255．0轉換為二進位制
11111111 11111111 11111111 00000000
③將兩個二進位制數邏輯與（AND）運算後得出的結果即為網路部分
11000000 00001001 11001000 00001101
AND
11111111 11111111 11111111 00000000
結果為：
11000000 00001001 11001000 00000000 即192.9.200.0，
即網路號為192．9．200．0
④將子網掩碼取反再與IP地址邏輯與（AND）後得到的結果即為主機部分11000000 00001001 11001000 00001101
AND
00000000 00000000 00000000 11111111
結果為：
00000000 00000000 00000000 00001101 即0.0.0.13，
即主機號為13（0.0.0.13）
如何計算網路地址? ? ? ? ?
我們日常生活中的地址如：北大街1號，從字面上就能看出街道地址是北大街，而我們從IP地址中卻難以看出網路地址，要計算網路地址，必須藉助我們上邊提到過的子網掩碼。
計算過程是這樣的，將IP地址和子網掩碼都換算成二進位制，然後進行與運算，結果就是網路地址。與運算如下所示，上下對齊，1位1位的算，1與1=1 ，其餘組合都為0。
1...0...1...0
1...0...0...0
與運算________________
1...0...0...0
例如：計算IP地址為：202.99.160.50子網掩碼是255.255.255.0的網路地址步驟如下：
1）將IP地址和子網掩碼分別換算成二進位制
202.99.160.50 換算成二進位制為 11001010?01100011?10100000?00110010
255.255.255.0 換算成二進位制為 11111111?11111111?11111111?00000000
2）將二者進行與運算
11001010?01100011?10100000?00110010
11111111?11111111?11111111?00000000
與運算________________________________________
11001010?01100011?10100000?00000000
3） 將運算結果換算成十進位制，這就是網路地址。
11001010?01100011?10100000?00000000換算成十進位制就是202.99.160.0
現在我們就可以解答上面三種情況的通與不通的問題了。
1、從下面運算結果可以看出二臺計算機的網路地址都為192.168.0.0且IP地址不同，所以可以通。
192.168.0.1 11000000.10101000.00000000.00000001
255.255.255.0 11111111.11111111.11111111.00000000
與運算_________________________________________________________
192.168.0.0 11000000.10101000.00000000.00000000
192.168.0.200 11000000.10101000.00000000.11001000
255.255.255.0 11111111.11111111.11111111.00000000
與運算_________________________________________________________
192.168.0.0 11000000.10101000.00000000.00000000
2、從下面運算結果可以看出1號機的網路地址為192.168.0.0，2號機的網路地址為192.168.1.0 不在一個網路，所以不通。
192.168.1.200 11000000.10101000.00000001.11001000
255.255.255.0 11111111.11111111.11111111.00000000
與運算__________________________________________________________
192.168.1.0 11000000.10101000.00000001.00000000
3、從下面運算結果可以看出1號機的網路地址為192.168.0.0，2號機的網路地址為192.168.0.192 不在一個網路，所以不通
192.168.0.1 11000000.10101000.00000000.00000001
255.255.255.192 11111111.11111111.11111111.11000000
與運算_________________________________________________________
192.168.0.0 11000000.10101000.00000000.00000000
192.168.0.200 11000000.10101000.00000000.11001000
255.255.255.192 11111111.11111111.11111111.11000000
與運算________________________________________________________
192.168.0.182 11000000.10101000.00000000.11000000
相信看到這應該明白了為何計算網路地址和如何計算了，但也許還有很多疑問，如IP地址為什麼寫成這樣，子網掩碼到底是怎麼回事等等，別急，下面慢慢介紹。
三、計算相關地址—通過IP地址和子網掩碼與運算計算相關地址
知道IP地址和子網掩碼後可以算出：
●網路地址
● 廣播地址
● 地址範圍
● 本網有幾臺主機
【例1】下面例子IP地址為192?168?100?5 子網掩碼是255?255?255?0。算出網路地址、廣播地址、地址範圍、主機數。
1、分步驟計算
1）將IP地址和子網掩碼換算為二進位制，子網掩碼連續全1的是網路地址，後面的是主機地址。 虛線前為網路地址，虛線後為主機地址
192.168.100.5 11000000.10101000.01100100.00000101
255.255.255.0 11111111.11111111.11111111.00000000
2）IP地址和子網掩碼進行與運算，結果是網路地址
192.168.100.5 11000000.10101000.01100100.00000101
255.255.255.0 11111111.11111111.11111111.00000000
與運算 ______________________________________________________________
結果為： 192.168.100.0 11000000.10101000.01100100.00000000
3） 將上面的網路地址中的網路地址部分不變， 主機地址變為全1，結果就是廣播地址。
網路地址為： 192.168.100.0 11000000.10101000.01100100.00000000
___________________________________________________________________________
將主機地址變為全1
廣播地址為： 192.168.100.2 55 11000000.10101000.01100100.11111111
4） 地址範圍就是含在本網段內的所有主機
網路地址+1即為第一個主機地址， 廣播地址-1即為最後一個主機地址，由此可以看出
地址範圍是： 網路地址+1 至 廣播地址-1
本例的網路範圍是：192?168?100?1 至 192?168?100?254
也就是說下面的地址都是一個網段的。
192?168?100?1、192?168?100?2 ... 192?168?100?20 ... 192?168?100?111... 192?168?100?254
5） 主機的數量
主機的數量=2二進位制的主機位數-2
減2是因為主機不包括網路地址和廣播地址。本例二進位制的主機位數是8位。
主機的數量= 2^8-2=254
2、總體計算
我們把上邊的例子合起來計算一下過程如下：
192.168.100.5 11000000.10101000.01100100.00000101
255.255.255.0 11111111.11111111.11111111.00000000
2）IP地址和子網掩碼進行與運算，結果是網路地址
192.168.100.5 11000000.10101000.01100100.00000101
255.255.255.0 11111111.11111111.11111111.00000000
與運算 _________________________________________________________
結果為網路地址：192.168.100.0 11000000.10101000.01100100.00000000
將結果中的網路地址部分不變，主機地址變為全1
結果為廣播地址：192.168.100.0 即 11000000.10101000.01100100.11111111
廣播地址為： 192.168.100.255 即 11000000.10101000.01100100.11111111
主機的數量： 2^8-2=254
地址範圍是： 網路地址： 192.168.100.0 ...... 廣播地址為： 192.168.100.255
主機的地址範圍是：網路地址+1：192.168.100.1 ...... 廣播地址為： 192.168.100.254
【例2】IP地址為128?36?199?3 子網掩碼是255?255?240?0。算出網路地址、廣播地址、地址範圍、主機數。
1） 將IP地址和子網掩碼換算為二進位制，子網掩碼連續全1的是網路地址，後面的是主機地址， 虛線前為網路地址，虛線後為主機地址
128?36?199?3 10000000?00100100?1100 0111?00000011
255?255?240?0 11111111?11111111?1111 0000?00000000
2）IP地址和子網掩碼進行與運算，結果是網路地址
128?36?199?3 10000000?00100100?1100 0111?00000011
255?255?240?0 11111111?11111111?1111 0000?00000000
與運算 __________________________________________________________
結果為網路地址：128?36?192?0 10000000?00100100?1100 0000?00000000
3）將運算結果中的網路地址不變，主機地址變為1，結果就是廣播地址。
128?36?192?0 10000000?00100100?1100 0000?00000000
______________________________________________________________
廣播地址： 128?36?207?255 10000000?00100100?1100 1111?11111111
4） 地址範圍就是含在本網段內的所有主機
網路地址+1即為第一個主機地址，廣播地址-1即為最後一個主機地址，由此可以看出
本例的網路範圍是：128?36?192?1 至 128?36?207?254
5） 主機的數量
主機的數量=2二進位制位數的主機-2=212-2=4094
從上面兩個例子可以看出不管子網掩碼是標準的還是特殊的，計算網路地址、廣播地址、地址數時只要把地址換算成二進位制，然後從子網掩碼處分清楚連續1以前的是網路地址，後是主機地址進行相應計算即可
如何直接廣播地址和受限廣播地址的區別? ? ? ? ?
廣播地址是一種特殊的IP地址形式，一種是直接廣播地址，一種是有限廣播地址。
直接廣播地址包含一個確定的網路號和一個全“1”的主機號，如你說的202.163.30.255就是一個直接廣播地址。 255就是一個主機號，202則是C類的IP地址，C類IP地址就是我們常接觸到的。
受限廣播地址是32位全1的IP地址（255.255.255.255）。受限的廣播地址是255.255.255.255。該地址用於主機配置過程中IP資料報的目的地址，此時，主機可能還不知道它所在網路的網路掩碼，甚至連它的IP地址也不知道。在任何情況下，路由器都不轉發目的地址為受限的廣播地址的資料報，這樣的資料報僅出現在本地網路中。
例子：
ip 地址 121.175.21.9
子網掩碼 255.192.0.0
求 網路地址 主機號 直接廣播地址 ？
121開頭的IP地址是個A類IP地址，
二進位制：01111001 10101111 00010101 00001001
子網掩碼 255.192.0.0 二進位制的：11111111 11000000 00000000 00000000，做與運算，
可以得出網路地址是：01111001 10000000 00000000 00000000
十進位制是：121.128.0.0/10
把網路地址中的主機地址部分全為1就可以得到直接廣播地址（上面紅色部分是網路地址。黑色部分是主機地址。）
01111001 10111111 11111111 11111111
十進位制的直接廣播地址：121.191.255.255
IP地址的子網劃分？？？？？？
你一定對IP地址有所瞭解吧？我們知道在INTERNET中廣泛使用的TCP/IP協議就是利用IP地址來區別不同的主機的。如果你曾經進行過TCP/IP協議設定，那麼你一定會遇到子網掩碼(Subnet mask)這一名詞，那麼你知道什麼是子網掩碼嗎？它有什麼作用呢？
我們知道IP地址是一個4位元組（共32bit）的數字，被分為4段，每段8位，段與段之間用句點分隔。為了便於表達和識別，IP地址是以十進位制形式表示的如210.52.207.2，每段所能表示的十進位制數最大不超過255。IP地址由兩部分組成，即網路號（Netgwork ID）和主機號（Host ID）。網路號標識的是Internet上的一個子網，而主機號標識的是子網中的某臺主機。網際地址分解成兩個域後，帶來了一個重要的優點：IP資料包從網際上的一個網路到達另一個網路時，選擇路徑可以基於網路而不是主機。在大型的網際中，這一點優勢特別明顯，因為路由表中只儲存網路資訊而不是主機資訊，這樣可以大大簡化路由表。IP地址根據網路號和主機號的數量而分為A、B、C三類：
A類IP地址：用7位（bit）來標識網路號，24位標識主機號，最前面一位為"0"，即A類地址的第一段取值介於1～126之間。A類地址通常為大型網路而提供，全世界總共只有126個只可能的A類網路，每個A類網路最多可以連線16777214臺主機。
B類IP地址：用14位來標識網路號，16位標識主機號，前面兩位是"10"。B類地址的第一段取值介於128～191之間，第一段和第二段合在一起表示網路號。B類地址適用於中等規模的網路，全世界大約有16000個B類網路，每個B類網路最多可以連線65534臺主機。
C類IP地址：用21位來標識網路號，8位標識主機號，前面三位是"110"。C類地址的第一段取值介於192～223之間，第一段、第二段、第三段合在一起表示網路號。最後一段標識網路上的主機號。C類地址適用於校園網等小型網路，每個C類網路最多可以有254臺主機。
從上面的介紹我們知道，IP地址是以網路號和主機號來標示網路上的主機的，只有在一個網路號下的計算機之間才能"直接"互通，不同網路號的計算機要通過閘道器（Gateway）才能互通。但這樣的劃分在某些情況下顯得並十分不靈活。為此IP網路還允許劃分成更小的網路，稱為子網（Subnet），這樣就產生了子網掩碼。子網掩碼的作用就是用來判斷任意兩個IP地址是否屬於同一子網路，這時只有在同一子網的計算機才能"直接"互通。那麼怎樣確定子網掩碼呢？
前面講到IP地址分網路號和主機號，要將一個網路劃分為多個子網，因此網路號將要佔用原來的主機位，如對於一個C類地址，它用21位來標識網路號，要將其劃分為2個子網則需要佔用1位原來的主機標識位。此時網路號位變為22位為主機標示變為7位。同理借用2個主機位則可以將一個C類網路劃分為4個子網……那計算機是怎樣才知道這一網路是否劃分了子網呢？這就可以從子網掩碼中看出。子網掩碼和IP地址一樣有32bit，確定子網掩碼的方法是其與IP地址中標識網路號的所有對應位都用"1"，而與主機號對應的位都是"0"。如分為2個子網的C類IP地址用22位來標識網路號，則其子網掩碼為：11111111 11111111 11111111 10000000即255.255.255.128。於是我們可以知道，A類地址的預設子網掩碼為255.0.0.0,B類為255.255.0.0,C類為255.255.255.0。下表是C類地址子網劃分及相關子網掩碼：
子網位數 子網掩碼 主機數 可用主機數
1 255.255.255.128 128 126
2 255.255.255.192 64 62
3 255.255.255.224 32 30
4 255.255.255.240 16 14
5 255.255.255.248 8 6
6 255.255.255.252 4 2
你可能注意到上表分了主機數和可用主機數兩項，這是為什麼呢？因為但當地址的所有主機位都為"0"時，這一地址為線路（或子網）地址，而當所有主機位都為"1"時為廣播地址。
同時我們還可以使用可變長掩碼（VLSM）就是指一個網路可以用不同的掩碼進行配置。這樣做的目的是為了使把一個網路劃分成多個子網更加方便。在沒有VLSM的情況下，一個網路只能使用一種子網掩碼，這就限制了在給定的子網數目條件下主機的數目。例如你被分配了一個C類地址，網路號為192.168.10.0,而你現在需要將其劃分為三個子網,其中一個子網有100臺主機,其餘的兩個子網有50臺主機。我們知道一個C類地址有254個可用地址，那麼你如何選擇子網掩碼呢？從上表中我們發現，當我們在所有子網中都使用一個子網掩碼時這一問題是無法解決的。此時VLSM就派上了用場，我們可以在100個主機的子網使用255.255.255.128這一掩碼，它可以使用192.168.10.0到192.168.10.127這128個IP地址，其中可用主機號為126個。我們再把剩下的192.168.10.128到192.168.10.255這128個IP地址分成兩個子網，子網掩碼為255.255.255.192。其中一個子網的地址從192.168.10.128到192.168.10.191,另一子網的地址從192.168.10.192到192.168.10.255。子網掩碼為255.255.255.192每個子網的可用主機地址都為62個，這樣就達到了要求。可以看出合理使用子網掩碼，可以使IP地址更加便於管理和控制。
1、IP地址的表示方法
IP地址 = 網路號+主機號
把整個Internet網堪稱單一的網路，IP地址就是給每個連在Internet網的主機分配一個在全世界範圍內唯一的標示符，Internet管理委員會定義了A、B、C、D、E五類地址，在每類地址中，還規定了網路編號和主機編號。在 TCP/IP協議中，IP地址是以二進位制數字形式出現的，共32bit，1bit就是二進位制中的1位，但這種形式非常不適用於人閱讀和記憶。因此Internet管理委員會決定採用一種"點分十進位制表示法"表示IP地址：面向使用者的文件中，由四段構成的32 位元的IP地址被直觀地表示為四個以圓點隔開的十進位制整數，其中，每一個整數對應一個位元組（8個位元為一個位元組稱為一段）。A、B、C類最常用，下面加以介紹。本文介紹的都是版本4的IP地址，稱為IPv4.
從上圖可以看出：
· A類地址：A類地址的網路標識由第一組8位二進位制數表示， A類地址的特點是網路標識的第一位二進位制數取值必須為"0"。不難算出，A類地址第一個地址為00000001，最後一個地址是01111111，換算成十進位制就是127，其中127留作保留地址，A類地址的第一段範圍是：1～126，A類地址允許有27 -2=126個網段（減2是因為0不用，127留作它用），網路中的主機標識佔3組8位二進位制數，每個網路允許有224-2=16777216臺主機（減2是因為全0地址為網路地址，全1為廣播地址，這兩個地址一般不分配給主機）。通常分配給擁有大量主機的網路。
· B類地址：B類地址的網路標識由前兩組8位二進位制數表示，網路中的主機標識佔兩組8位二進位制數，B類地址的特點是網路標識的前兩位二進位制數取值必須為"10"。 B類地址第一個地址為10000000，最後一個地址是10111111，換算成十進位制B類地址第一段範圍就是128～191，B類地址允許有214 =16384個網段，網路中的主機標識佔2組8位二進位制數，每個網路允許有216-2=65533臺主機，適用於結點比較多的網路。
· C類地址：C類地址的網路標識由前3組8位二進位制數表示，網路中主機標識佔1組8位二進位制數C類地址的特點是網路標識的前3位二進位制數取值必須為"110"。C類地址第一個地址為11000000，最後一個地址是11011111，換算成十進位制C類地址第一段範圍就是192～223，C類地址允許有221 =2097152個網段，網路中的主機標識佔1組8位二進位制數，每個網路允許有28-2= 254臺主機，適用於結點比較少的網路。
有些人對範圍是2x不太理解，舉個簡單的例子加以說明。如C類網，每個網路允許有28-2= 254臺主機是這樣來的。因為C類網的主機位是8位，變化如下:
00000000
00000001
00000010
00000011
……
11111110
11111111
除去00000000和11111111不用外，從00000001到11111110共有254個變化，也就是28-2個。下圖是IP地址的使用範圍。
2、幾個特殊的IP地址
1）私有地址
上面提到IP地址在全世界範圍內唯一，看到這句話你可能有這樣的疑問，像192.168.0.1這樣的地址在許多地方都能看到，並不唯一，這是為何？Internet管理委員會規定如下地址段為私有地址，私有地址可以自己組網時用，但不能在Internet網上用，Internet網沒有這些地址的路由，有這些地址的計算機要上網必須轉換成為合法的IP地址,也稱為公網地址，這就像有很到的世界公園，每個公園內都可命名相同的大街，如香榭麗舍大街，但對外我們只能看到公園的地址和真正的香榭麗舍大街。下面是A、B、C類網路中的私有地址段。你自己組網時就可以用這些地址了。
10.0.0.0～10.255.255.255
172.16.0.0～172.131.255.255
192.168.0.0～192.168.255.255
2）回送地址
A類網路地址127是一個保留地址，用於網路軟體測試以及本地機程序間通訊，叫做回送地址（loopback address）。無論什麼程式，一旦使用回送地址傳送資料，協議軟體立即返回之，不進行任何網路傳輸。含網路號127的分組不能出現在任何網路上。
小技巧：
· Ping 127.0.0.1,如果反饋資訊失敗,說明IP協議棧有錯,必須重新安裝TCP/IP協議。如果成功,ping本機IP地址,如果反饋資訊失敗,說明你的網絡卡不能和IP協議棧進行通訊。
· 如果網絡卡沒接網線，用本機的一些服務如Sql Server、IIS等就可以用127.0.0.1這個地址。
3）廣播地址
TCP/IP規定，主機號全為"1"的網路地址用於廣播之用，叫做廣播地址。所謂廣播，指同時向同一子網所有主機發送報文。
4）網路地址
TCP/IP協議規定，各位全為"0"的網路號被解釋成"本"網路。由上可以看出：一、含網路號127的分組不能出現在任何網路上；二、主機和閘道器不能為該地址廣播任何尋徑資訊。由以上規定可以看出，主機號全"0"全"1"的地址在TCP/IP協議中有特殊含義，一般不能用作一臺主機的有效地址。
3、子網掩碼
從上面的例子可以看出，子網掩碼的作用就是和IP地址與運算後得出網路地址，子網掩碼也是32bit，並且是一串1後跟隨一串0組成，其中1表示在IP地址中的網路號對應的位數，而0表示在IP地址中主機對應的位數。
1）標準子網掩碼
A類網路（1 - 126） 預設子網掩碼：255·0·0·0
255·0·0·0 換算成二進位制為 11111111·00000000·00000000·00000000
可以清楚地看出前8位是網路地址，後24位是主機地址，也就是說，如果用的是標準子網掩碼，看第一段地址即可看出是不是同一網路的。如21.0.0.0.1和21.240.230.1，第一段為21屬於A類，如果用的是預設的子網掩碼，那這兩個地址就是一個網段的。
B類網路（128 - 191） 預設子網掩碼：255·255·0·0
C類網路（192 - 223） 預設子網掩碼：255·255·255·0
B類、C類分析同上。
2） 特殊的子網掩碼
標準子網掩碼出現的都是255和0的組合，在實際的應用中還有下面的子網掩碼
255·128·0·0
255·192·0·0
。。。。。。
255·255·192·0
255·255·240·0
。。。。。。
255·255·255·248
255·255·255·252
這些子網掩碼又是什麼意思呢？這些子網掩碼的出現是為了把一個網路劃分成多個網路。
還記得上面的例子嗎？如下所示：192·168·0·1和192·168·0·200如果是預設掩碼255.255.255.0兩個地址就是一個網路的，如果掩碼變為255.255.255.192這樣各地址就不屬於一個網路了。下面的子網劃分將作詳細介紹。
表1是幾個子網掩碼計算過程中非常有用的十進位制和二進位制的對照
