IP地址的划分及优化

IP地址定义:互联网协议地址(英语:Internet Protocol Address,又译为网际协议地址),是IP Address的缩写。IP地址是IP协议提供的一种统一的地址格式,它为互联网上的每一个网络和每一台主机分配一个逻辑地址,所以它可以唯一标识IP网络中的每台设备,同时没台主机(计算机,网络设备,外围设备)必须具有唯一的地址。

IP地址相比于MAC地址,IP地址具有可管理性

IP地址由两个部分组成:

  1. 网络ID :
    标识网络
    每个网段分配一个网络ID

  2. 主机ID :
    标识单个主机
    由组织分配给各设备

IP地址是一个32位二进制数(11000000101010000000000000000001)
我们一般将此32位二进制数划分为四组位二进制8位数(11000000.10101000.00000000.00000001)
每组二进制8位数均可转换成十进制数,使之更易读(192.168.0.1)

有类地址

我们默认情况下把IP地址根据网络ID分为A,B,C,D,E五个有类地址。有类地址分为公有地址和私有地址。除了私有地址以外,其他都是公有地址。

A类 0xxxxxxx.Y.Z.M(1-126).Y.Z.M
前8位是网络ID,后24位是主机ID
128个A类网络
一个A网络,主机数1677万
私有地址:10.0.0.0 – 10.255.255.255

B类 10xxxxxx.xxxxxxxx.Y.Z(128-191).Y.Z.M
前16位是网络ID,后16位是主机ID
16384个B类网络
一个B网络,主机数65534
私有地址:172.16.0.0 – 173.31.255.255

C类 110xxxxx.xxxxxxxx.xxxxxxxx.Y(192-223).Y.Z.M
前24位是网络ID,后8位是主机ID
200万个C类网络
一个C网络,主机数254
私有地址:192.168.0.0 – 192.168.255.255

D类 1110xxxx.xxxxxxxx.xxxxxxxx.Y(224-239).Y.Z.M
多播地址

E类 11110xxx.xxxxxxxx.xxxxxxxx.Y(240-254).Y.Z.M
研究用

无类地址

有类地址在实际使用中很不方便,一个A类地址可以分配1677台主机,而一个企业基本不可能有这么多主机,这样就会造成IP地址的浪费,而C类地址只有254个主机IP,对于企业来说远远不够,分配多个C类地址对于管理非常不便。所以我们人为规定了另一种IP地址分配的方式–无类地址(CIDR 无类域间路由)。无类地址中的网络ID位和主机ID位可以根据情况由公司自己分配

子网掩码

网络ID位与主机ID位由 子网掩码 来区分
子网掩码:32位二进制,对应网络ID位为1,对应主机ID位为0。通过IP地址与子网掩码的与运算来确定IP地址中的网络ID位。
CIDR表示法:IP/网络ID位数 示例:192.168.1.100/22

通过示例可以更清晰的看出子网掩码的作用原理。

示例:

188.200.123.100/13

  1. ) 子网掩码
    255.248.0.0
  2. ) 网络ID
    188.200.123.100 & 255.248.0.0
    188.200.0.0
  3. ) 网络有多少个IP
    2^19-2=524286
  4. ) 网络中最小IP和最大IP
    188.200.0.1
    188.207.255.254

子网划分

子网划分: 一个大网段划分成多个小网段,将原有网络ID位向主机ID位借位。使网络ID变多,主机ID变少。
划分超网:多个小网合并成一个大网,主机ID位向 网络ID位,网络ID位变少,主机ID变多,从多个子网ID中,选出共同的ID位,作为新的大网的网络ID

示例:

100.200.123.200/8 所在网络划分出8个子网

  1. )每个子网的子网掩码
    255.224.0.0
  2. )每个子网网络有多少IP
    2^21-2=2097150
  3. )最小的子网中最小IP和最大IP
    100.0.0.1
    100.31.255.254
  4. )最大的子网中最小IP和最大IP
    100.224.0.1
    100.255.255.254

133.222.210.200/19 所在网络划分出 16个子网

  1. )原有网络ID
    133.222.192.0
  2. )每个子网子网掩码
    255.255.254.0
  3. )每个子网网络有多IP
    2^9-2=510
  4. )最大的子网中最小IP和最大IP
    133.222.222.1
    133.222.223.255
  5. )损耗了多少IP
    2*(16-1)=30

总结

通过以上关于IP地址管理和优化的方法,以及有关子网掩码与IP地址的运算,可以得出以下几个公式,以便以后的计算和应用。

  1. 计算网络数=2^可变的网络ID位
  2. 可用的IP数=2^可变的主机ID位(32-网络ID位)-2
  3. 网络ID=IP 与 子网掩码
  4. 划分子网数=2^网络ID位向主机ID位借的位数
  5. 划分子网后损耗IP数=(划分子网数-1)*2

原创文章,作者:kstg5663294,如若转载,请注明出处:http://www.178linux.com/79130

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