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IP地址、子网掩码与网络地址

news 文章来源：https://blog.csdn.net/RXY24601/article/details/135365057 2024/11/6 16:54:20

一、IP地址

在 TCP/IP 体系中，IP 地址是一个最基本的概念。IP地址的作用：实现和网上的其他设备进行通信

IP地址的表示方法

互联网上的每台主机（或路由器）的每个接口都分配一个全世界唯一的IP地址。该IP地址由ICANN分配。

IP地址采用2级结构，IP地址=网络号+主机号

通俗的说，IP地址相当于网络购物的收货地址，当在互联网上发送请求时，服务方通过IP地址寻址提供服务。其中省市地址为网络号用于确定属于哪个网络，区以下地址为主机号用于确定是哪个主机

分类的IP地址

互联网早期采用的是分类的IP地址，即上述的网络号n为固定的几个数

IP地址共32bit（位），每8位为一组，用点分十进制的方法表示，分为A、B、C、D、E、F五大类和特殊IP地址，其中A、B、C三类较为常用

网络号	主机号	源地址使用（发送方）	目的地址使用（接收方）	意义
0	0	允许	不允许	表示本主机
0	X	允许	不允许	本网络内主机号为X的主机
全1	全1	不允许	允许	只在本网络内广播（各路由器均不转发）
Y	全1	不允许	允许	对网络号为Y的网络上的所有主机进行广播
127	非全0或全1的任何数	允许	允许	本地软件环回测试

优点：

•管理简单；

•使用方便；

•转发分组迅速；

•划分子网，灵活地使用。

缺点：

•设计上不合理：

•大地址块，浪费地址资源；

•即使采用划分子网的方法，也无法解决 IP 地址枯竭的问题。

无分类的IP地址（CIDR）

分类的IP地址在特殊情况下会导致地址资源的浪费，因此推出无分类编址方法。该方法减缓了IP地址的枯竭，但并没有解决该问题

CIDR (Classless Inter-Domain Routing) ：无分类域间路由选择。消除了传统的 A 类、B 类和 C 类地址以及划分子网的概念，可以更加有效地分配 IPv4 的地址空间

与分类的IP地址最大的区别在于：网络位数n不固定，可以在0~32之间任意选择

CIDR把网络前缀都相同的所有连续的IP地址组成一个CIDR地址块，一个CIDR地址块包含的IP地址数目，取决于网络前缀的位数。比如128.14.32.0/20组成的地址块，共包含 $2^{12}$ 个IP地址，其中可指派的地址数有 $2^{12}-2$ 个，主机号全0和全1的IP地址不可以被指派

二、子网掩码

CIDR使用的斜线记法可以让我们快速知道网络前缀的数值，但是计算机并不能看到斜线记法。由此产生了32位的地址掩码（又称子网掩码），用于从IP地址快速计算网络地址。由一连串 1 和接着的一连串 0 组成，而 1 的个数就是网络前缀的长度

子网掩码不能单独存在，它必须结合IP地址一起使用。子网掩码只有一个作用，就是将某个IP地址划分成网络地址和主机地址两部分。

在CIDR记法中，斜线后面的数字就是地址掩码中1的个数。例如，/20地址块的地址掩码是：11111111 111111111 11110000 00000000（前20个为1，后12个是0）

早期使用的分类IP地址，其地址掩码是固定的

子网掩码是在IPv4地址资源紧缺的背景下为了解决lP地址分配而产生的虚拟lP技术，通过子网掩码将A、B、C三类地址划分为若干子网，从而显著提高了IP地址的分配效率，有效解决了IP地址资源紧张的局面。另一方面，在企业内网中为了更好地管理网络，网管人员也利用子网掩码的作用，人为地将一个较大的企业内部网络划分为更多个小规模的子网，再利用三层交换机的路由功能实现子网互联，从而有效解决了网络广播风暴和网络病毒等诸多网络管理方面的问题

三、网络地址

在计算机领域中，网络就是用物理链路将各个孤立的工作站或主机相连在一起，组成数据链路，从而达到资源共享和通信的目的。网络地址（Network address）则是互联网上的节点在网络中具有的逻辑地址，可对节点进行寻址。IP地址是在互联网上给主机编址的方式，为每个计算机分配一个逻辑地址，这样不但能够对计算机进行识别，还能进行信息共享。

通过子网掩码和二进制的IP地址进行按位与计算，即可得出网络地址