计算机网络—地址与子网（IPv4）相关知识总结
前言
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彻底搞懂网络地址、广播地址、主机地址、网关、子网掩码、网络号、主机号 - lipga - 博客园
IP地址（分类）、子网掩码、网络号、主机号、子网号_网络号,主机号,子网号-CSDN博客
MAC地址与IP地址
| MAC地址 | IP地址 (IPv4) | 域名 | |
| 是什么 | 物理地址、硬件地址或链路地址 | 基于IP协议第四版本的地址 逻辑地址 | 输入到浏览器地址栏中的网 址名 |
| 在哪里用 | 网卡 | TCP／IP利用IP地址来标识发送网络数据的源地址和目的地址。 | |
| 特点 | 全球唯一 | ||
| 进制 | 48位二进制，常用12位16进制表示 | 32位二进制 | - |
| 格式 | 00:26:9E:D5:FF:DF 或者00-26-9E-D5-FF-DF | 点分十进制（IPv6：冒号十六进制表示法） 由于每个十进制数是由8位二进制数生成，所以每个十进制数的范围是在0~255之间 | - |
| 结构 | 前24位--网卡生产厂商的编号，后24位--网卡生产厂商给予其生产的网卡的编号 | 采用分层结构 由网络地址位与主机地址位两部分组成 | 采用层次结构的命名方式对网络主机进行命名 |
| 关系 | 一个主机配置了多个网卡，则该主机就有多个MAC地址 | 在主机中MAC地址与IP地址一般是一对一的关系，但可以为一个MAC地址配置多个IP地址。 | 域名和IP地址之间一般是一对一的关系，但并不是所有IP地址都需要配置域名，只有网站服务器的IP地址才需要配置域名 |
IP地址分类
| 适用场景 | 网络地址位 | 主机地址位 | 缺省子网掩码 | |
| A类 | 大型网络 | 第1字节 网络数：2的7次方，128个 值得范围：0~127 | 每个网络容纳 2的24次-2 = 16777216 | 255.0.0.0 |
| B类 | 中等规模 | 前2字节 网络数：2的14次方，16384个 值得范围：128~191 | 每个网络容纳 2的16次-2 = 65534 | 255.255.0.0。 |
| C类 | 小型网络 | 前3字节 网络数：2的21次方，200多万 值得范围：192~223 | 每个网络容纳 2的8次-2 = 256 - 2 = 254 | 255.255.255.0 |
| D类 | 组播地址 | 最高四位固定为1110 值得范围：224~239 IAB使用 | ||
| E类 | 保留地址 | 最高四位固定为1111 值得范围：240~255 子孙后代使用 |
特殊IP地址§
1．IP地址0.0.0.0
2．IP地址255.255.255.255
3．IP地址127.*.*.*
4．网络地址位+全0的主机地址位
5．网络地址位+全1的主机地址位
6．IP地址224.0.0.0~239.255.255.255
7．IP地址169.254.*.*
8．IP地址10.*.*.*、172.16.*.* ~172.31.*.*、192.168.*.*
| IP地址 | 名称 | 用处 | 发送地址 |
| 0.0.0.0 | 缺省路由 | 路由器如果设置了缺省路由，则路由器对于那些不清楚目的地的数据包都转发到目的地址为0.0.0.0的缺省路由中 | 目的地址为0.0.0.0的缺省路由 |
| 255.255.255.255 | 本地广播地址 / 限制广播地址 | 本网段的（同一广播域）的所有主机,不能被路由器转发。 | 发送者所在的网段的所有设备会接收到这个广播包。 |
| 127.*.*.* | 本机地址 / 回环地址 | 网络编程等方面的测试，经常使用的地址是127.0.0.1 | 表示是发送给发送者自己，数据包是不会离开发送者的网络接口 的。 |
| 网络地址位+全0的主机地址位 | 表示一个网段的网络地址 | 常出现在路由表中，表示目的主机地址所在的网络 | 不能分配给一个具体的主机 |
| 网络地址位+全1的主机地址位 | 表示一个网段的广播地址 | 发送端如果以一个广播地址为目的地址发送数据包，则该网段的所有主机都会接收到 | 发送端以255.255.255.255为目的地址发送广播包，是与发送端在同一网段的主机 会接收到 以“网络地址位+全1的主机地址”为目的地址发送广播包，则是“网络地址位”所代表的网段的所有主机会接收到 |
| 224.0.0.0~239.255.255.255 | D类地址，组播地址 | 224.0.0.1——所有的主机224.0.0.2——所有的路由器 224.0.0.5——所有的OSPF路由器地址 224.0.0.13——PIMV2路由器的地址 | 224.0.0.0-224.0.0.255只能用于局域网中，路由器是不会转发的，239.0.0.0- ~239.255.255.255是私有地址（与192.168.*.*功能一样）， 224.0.1.0~238.255.255.255可以用于Internet上。 |
| 169.254.*.* | Windows系统会为你分配的 | DHCP服务器发生故障或响应时间太长 | 网络不能正常运行 |
| 10.*.*.* 172.16.*.* ~172.31.*.* 192.168.*.* | 私有地址 | 自己组网使用，主要用于企业内部网络中，但不能Internet网上使用 | 私有个人网络不会与外部互连，所以可以使用随意的IP地址 缓解IPv4地址资源面临的枯竭和隔离内外网，保护内网安全等方面的作用 |
子网划分
为什么划分子网？
造成IP二级划分体制弊端的根本原因是网络规模的不可变性。
- IP地址利用低下。
- 网络设置不够灵活
- 造成路由表的体积太大，网络运行效率大受影响。
子网划分后网络地址位
| IP地址 | |||
| 二级体制下——网络号，网络地址位 | 主机号 | ||
| 子网号 | 主机号 | ||
| 子网划分后——网络地址位 | 主机地址位 | ||
| ip地址 | 网络地址 | 主机地址 | 广播地址 | |
| 组成 | 网络地址+主机地址 | 仅包含网络号而不包含主机号的IP地址 | 指除网络地址和广播地址之外的IP地址部分 | 主机号全为1 |
| 作用 | 计算机在网络中的唯一身份ID | 唯一标识一个网络。在网络通信中，网络地址用于路由和寻址 | 用于标识一个特定的主机或设备 | 在特定网络上发送广播消息的地址，向网络上的所有设备发送信息 |
| 特点 | IP地址是一个 4 * 8bit（1字节）由 0/1 组成的数字串（IP4协议） 找ip：只要先找到指定的网络地址，在该网络内找到对应的主机地址即可 | 在网络地址中，主机部分全为0。 | 标识一个特定的主机或设备。 主机地址可以是网络中的任意一个有效地址。一个网段的可用地址为：2的n次方-2 （n为主机部分的比特位数） | 通常是某个网络的最大可能地址，将主机号部分全部设置为1 广播只会在同一网络中传播，因此不会跨越路由器或互联网边界 |
网络地址和广播地址不能被分配给具体的设备，否则会导致通信问题。
通常情况下，IP地址段中的第一个地址（如192.168.0.1）被分配给默认网关，用于连接不同网络之间的通信。
IP地址段中的最后一个地址（如192.168.0.254）通常用作保留地址或广播地址。
子网划分原则
- IP地址中的主机地址位不能全为1——该网段的广播地址
- IP地址中的主机地址位不能全为0——该网段网络地址
- IP地址中的子网地址位不能全为1。
- IP地址中的子网地址位不能全为0。
子网划分方法
（1）需要划分多少个子网；
（2）每个子网的最大主机数量；
（3）子网掩码；
（4）有效的网络地址；
（5）每个子网上有效主机的IP地址范围；
（6）是否满足了网络数量和最大主机数量要求。
练习案例
给出C类地址192.168.10.0，要求至少划分成12个子网，且子网地址位最少。
- 求子网掩码
C 类地址，默认子网掩码是 255.255.255.0，11111111.11111111.11111111.00000000。
C 类地址的网络位是24 位，主机位是8 位
从主机位中借用n位作为子网位，2^4>=n>=2^3 - 1, 则可划分的子网数为
至少划分成 12 个子网，对12个子网的编号可以是0到11，11转换为二进制数后是1011
，共计4位，所以至少需要借用 4 位作为子网位
则新的网络地址位共28位，主机地址位则有4位
11111111.11111111.11111111.11110000= 255.255.255.240。
划分子网后的主机地址位数为4位，4位二进制数最多可以表示2^4，可以表示16个IP地址，去掉网络地址IP和广播地址IP，每个子网能分配给具体主机的主机IP只有14个。
2、头3个子网的网络地址和最后一个子网的网络地址，及在这4个网络上的有效主机地址范围
| IP地址 | |||
| 二级体制下——网络号，网络地址位 | 主机号 | ||
| 子网号 | 主机号 | ||
| 子网划分后——网络地址位 | 主机地址位 | ||
子网掩码为 255.255.255.240 =》11111111.11111111.11111111.11110000
对于给定的192.168.10.0划分子网之后的网络地址，前24位是原有二级体制划分下的网络地址位，不可改变。
192.168.10.0 =》 11000000 .10101000 . 00001010 . 00000000
作为子网地址位的四个二进制位，这四个位能表示多少个数，就表示可以划分成多少个子网，所以其表示的数由小到大，依次为0000，0001，0010，……，1111，共16个，2^4.
所以最后该种子网划分方式下所有网络地址的最后八位二进制位依次为00000000，00010000，00100000，……，11110000，转化成十进制也就是0,16,32，……，240
AI给出的答案也就容易理解了：
第一个子网网络地址为 192.168.10.0。
第二个子网网络地址：在第一个子网的基础上，子网位加 1（因为子网位是 4 位，增量为 1 对应的十进制是 16），所以第二个子网网络地址为 192.168.10.16。
第三个子网网络地址：子网位再增加 1，即 192.168.10.32。
最后一个子网网络地址：总共可划分的子网数为2^4= 16个（这里包括全 0 和全 1 子网），最后一个子网网络地址为 192.168.10.240。
对于每个子网，有效主机地址范围是网络地址之后（不包括网络地址本身）到广播地址之前（不包括广播地址）。
（子网位咋算的？？？晕菜了_______ _______(¦3」∠)_________ _______________(*^▽^*)我学习我快乐）
- 第一个子网（192.168.10.0）：
-
- 网络地址：192.168.10.0
- 广播地址：主机位全为 1，子网掩码最后一段为 11110000，主机位全 1 对应的十进制是 15，所以广播地址是 192.168.10.15。
- 有效主机地址范围：192.168.10.1 - 192.168.10.14。
- 第二个子网（192.168.10.16）：
-
- 网络地址：192.168.10.16
- 广播地址：主机位全 1，子网掩码最后一段为 11110000，对应的十进制是 31，所以广播地址是 192.168.10.31。
- 有效主机地址范围：192.168.10.17 - 192.168.10.30。
- 第三个子网（192.168.10.32）：
-
- 网络地址：192.168.10.32
- 广播地址：主机位全 1，子网掩码最后一段为 11110000，对应的十进制是 47，所以广播地址是 192.168.10.47。
- 有效主机地址范围：192.168.10.33 - 192.168.10.46。
- 最后一个子网（192.168.10.240）：
-
- 网络地址：192.168.10.240
- 广播地址：主机位全 1，子网掩码最后一段为 11110000，对应的十进制是 255，所以广播地址是 192.168.10.255。
- 有效主机地址范围：192.168.10.241 - 192.168.10.254。
3.确定使用的划分方法最多可以划分多少个子网，以及每个子网拥有的主机地址数量
在这种网络划分方式下，可划分出24=16个子网，每个子网可分配2^4-2=14个主机地址。
例题总结
（1）给出要求划分的子网的数量n，求子网划分所占的位数N。
N等于n-1转换为二进制数后二进制数的位数。
（2）已知子网掩码，求可以生成多少个子网
公式：2N（N—子网地址位数）
（3）求每个网络上有多少个有效主机IP地址
公式：2H-2（H—主机地址位数）
（4）计算每个子网的主机地址范围
主机地址范围的起始地址＝子网网络地址＋1；
主机地址范围的终结地址＝下一个子网网络地址-2
或者 ＝本子网网络地址+本子网主机地址数量。
子网掩码
解决的问题
路由器在路由时无法获知一个子网的子网地址为有多少位，是哪些位。
是什么
某个IP地址划分成网络地址位（包括子网地址位）和主机地址位两部分。
注意：子网掩码不能单独存在，它必须结合IP地址一起使用
规则
组成：1和0
长度：32位
划分：
| 二进制表示 | 数目长度表示 | |
| 网络地址位（包括子网地址位） | “1” | 网络地址位 |
| 主机地址位 | “0” | 主机地址位 |
用法：
1.判断一个主机地址所在的网络=该主机的IP地址与子网掩码二进制相与运算
2.缺省子网掩码——A、B、C类主机地址不需要掩码也能判断其网络地址位。
子网掩码的表示方法
①、点分十进制表示法
二进制转换十进制，每8位用点号隔开
例如：子网掩码二进制11111111.11111111.11111111.00000000，表示为255.255.255.0
②、CIDR斜线记法
IP地址/n
例1：192.168.1.100/24，其子网掩码表示为255.255.255.0，二进制表示为11111111.11111111.11111111.00000000
例2：172.16.198.12/20，其子网掩码表示为255.255.240.0，二进制表示为11111111.11111111.11110000.00000000
不难发现，例1中共有24个１，例2中共有20个１，所以n是这么来的。