目錄

一、什么是IP?

1.1.IP地址的由來

1.2.IP地址的表示

1.3.IP地址的構成

1.4.IP地址的分類

1.5.IP地址類型

1.6.IP地址的計算

1.7.私網IP地址

1.8.特殊IP地址

二、子網劃分

2.1.什么是子網劃分及為什么要進行子網劃分?

2.2.如何進行子網劃分？

實例：

2.3.如何判斷是否屬于同一網段？

實例：

一、什么是IP?

1.1.IP地址的由來

要想知道IP地址的由來，我們可以先看看網絡的分層模型:

我們都知道，交換機的工作層級為數據鏈路層。作為一個二層設備，與實際的接入設備互聯，那么當數據傳輸到交換機這層之后，交換機如何準確地將數據發送至目標設備呢?為了解答這一問題，我們為每臺電腦分配了一個獨特的數字虛擬地址，即IP地址。IP地址為每個聯網設備分配唯一的邏輯地址(如IPv4的 192.168.1.1或IPv6的 2001:0db8:85a3::8a2e)，確保數據能準確送達目標設備，類似于現實中的門牌號。在發送數據時，只需在數據包上標注出目標設備的IP地址，交換機便能據此判斷數據包的去向。

以老李、老張和老王為例，他們的電腦分別被分配了192.168.1.2、192.168.1.3和192.168.1.4的IP地址。當老李需要向老王發送數據時，他只需在數據包上注明“收件人:192.168.1.4”，交換機便會明白應將數據包發送至老王的電腦。

1.2.IP地址的表示

IP地址在計算機最開始的設計中，就被設計使用4個字節（32位—1Bytes = 8bit）二進制編碼進行表示，但復雜的二進制信息不符合我們人類的思維習慣，所以后邊演進為點分十進制，即把復雜的、不容易記憶和表示的二進制轉換為十進制（稱為：點分十進制）來進行表示。

1.3.IP地址的構成

IP地址邏輯上是由兩部分進行組成：即網絡部分、主機部分，這一點類似我們生活中住址的填寫，xx省/xx市/xx區/...? /xx單元/xx棟? ? xx號，前者就可以用來標識該用戶大概地址在什么位置，后者則具有唯一性，就能精準找到對應住戶地址。

IP地址的組成如下圖：

網絡部分：網絡部分用來標識一個網絡

主機部分：主機部分則是用來標識某一個網絡下具體的某一臺主機

那邏輯上的網絡部分如何在計算機中進行標識呢？這就引出了我們需要知道的——網絡掩碼，網絡掩碼就是用于標識某一個網絡的主機部分。如下圖：

1.4.IP地址的分類

互聯網中的地址被劃分了5類：即A類、B類、C類、D類、E類。各類地址如下顯示。在IP地址中，全0代表著網絡，全1則代表著廣播。

A類地址的識別頭是0，占有1個字節（8位），定義最高位為0來標識此類地址，余下的7位則為真正的網絡地址，支持1~126個網絡（第一個字節由于一號位用于標識A類網絡，所以十進制值為：000~127）。后面的3個字節（24位）為主機地址，并提供2^24-2個端口。

B類地址的識別頭是10，占有2個字節，使用前兩位進行標識，其余的十四位用來表示真正的網絡地址，主機地址占用后邊的兩個字節（16位），所以B類全部的地址有(2^14-2)x(2^16-2)=16382x65 534 個。B 類網絡地址第一個字節的十進制值為 128~191。

C類地址的識別頭是110，占有3個字節，它是最通用的Intemet 地址。使用前三位用來標識此類地址，其余 21位為真正的網絡地址，因此C類地址支持 2^21-2個網絡。主機地址占最后1個字節，每個網絡可多達 2^8-2 個主機。C類網絡地址第一個字節的十進制值為 192~223。

D 類地址的識別頭是 1110，用于組播，例如用于路由器修改。D 類網絡地址第一個字節的十進制值為 224~239。

E 類地址為實驗保留，其識別頭是 1111。E 類網絡地址第一個字節的十進制值為 240~255。

總結：

識別頭還是蠻有規律的，從0開始之后，以后都前綴都依次遞增1

類型	網絡地址占用字節數	識別頭
A	1字節	0
B	2字節	10
C	3字節	110
D	用于組播	1110
E	用于實驗	1111

1.5.IP地址類型

一般我們將一個網絡號所定義的網絡范圍稱之為一個網段。

網絡地址：用于標識一個網絡，例如：192.168.10.0/24，也就是主機位全0。

廣播地址：用于該網絡中的所有主機發送數據，例如：192.168.10.255/24，也就是主機位全1。

可用地址：該網段下，除網絡、廣播地址之外的所有地址，計算公式：2^主機位數 - 2。

1.6.IP地址的計算

例：172.16.10.1/16這個B類地址的網絡地址、廣播地址以及可用地址數分別是?

二進制在線轉換器：在線進制轉換

1.7.私網IP地址

私網IP地址（也稱私有IP地址）是專門設計用于內部網絡的IP地址，這些地址不能在公共互聯網上直接路由。這不僅是對內部網絡的一種保護，其也變相的解決了部分IPv4地址短缺的問題。

核心作用：

????????1.地址復用：不同局域網中可使用相同的私網IP段（如家庭和公司都用192.168.1.0/24）

????????2.隔離保護：私網設備對外隱藏真實IP，需通過NAT（網絡地址轉換）訪問互聯網

????????3.節省公網IP：每一個公網IP都是唯一的，而通過NAT技術就可以讓一個公網IP為整個局域網提供上網服務。

私網IP地址范圍，根據國際標準，私網IP分為以下三個保留段：

地址范圍	子網掩碼	可用IP總數	常見場景
10.0.0.0-10.255.255.255	255.0.0.0/8	16,777,216	大型企業、數據中心
172.16.0.0-172.31.255.255	255.240.0.0/12	1,048,576	中型企業、機構網絡
192.168.0.0-192.168.255.255	255.255.0.0/16	65,536	家庭/小型辦公室路由

1.8.特殊IP地址

特殊IP地址是在TCP/IP協議棧中預留的、具有特定功能且不能用于常規主機分配的地址。

地址類型	示例	用途	是否可路由
本網絡本主機	0.0.0.0	DHCP請求源地址	否
環回地址	127.0.0.1	本地協議棧測試	否
受限廣播地址	255.255.255.255	本地網段廣播	否
直接廣播地址	192.168.1.255	特定子網廣播	可配置
組播地址	224.0.0.1	一對多通信（如視頻流）	可配置
自動配置地址	169.254.1.1	DHCP失敗時臨時通信	否
私網地址	192.168.0.1	內部網絡設備分配	需NAT轉換

二、子網劃分

2.1.什么是子網劃分及為什么要進行子網劃分?

一是，前面已經提到，IP地址在早期就已經將32位的地址編碼劃分為A、B、C、D、E五種類型，拿A類地址來說，單個A類地址就可提供約1667萬（2^24 - 2 =16,777,214）個地址給主機使用，而實際需求中，根本用不了這么多，如果強行使用A類地址進行管理，那將會造成很大的IP浪費，實屬大材小用。

而子網劃分正是將大地址劃分成更小的地址塊，從而按照需求進行使用。如將一個C類網劃分為4個子網，每個子網就有62個可用IP（2^8 = 256? ? 2^6=64? ? 64 - 2 = 62?）。

二是，若未進行子網劃分，B類地址的廣播域過于龐大，假如廣播流量充斥著整個網絡，必定會造成網絡擁塞。而劃分子網之后，廣播就被限制在小型的子網中。

三是，子網劃分也一定增加了網絡的安全性和簡化網絡管理和故障排查。

2.2.如何進行子網劃分？

原理：前面提到，IP地址的結構是由（網絡位 + 主機位）共同決定，而子網劃分的技術原理就是從主機位中借用若干個比特位來作為子網位，從而進一步形成了（網絡位 + 子網位 + 主機位）。

而子網劃分的核心實現邏輯就是在借用的主機位之后，更換子網掩碼。從而以子網掩碼的改變來帶動子網的改變。

實例：

若對一個B類地址—172.16.0.0/16 借用5位主機位劃分子網后，網絡掩碼位就由原來的16位再加上新增的5位，即合計21位，看如下計算：

2.3.如何判斷是否屬于同一網段？

子網掩碼，通過與IP地址逐位“與”運算分離網絡地址和主機地址

判斷是否屬于同一網段的核心手段：若倆IP地址與子網掩碼運算后網絡地址相同，則屬于同一子網。

實例：

判斷222.21.160.6和222.21.160.73在掩碼255.255.255.192下是否屬于同一子網？