彻底明白IP地址的含义(完整版)

彻底明白IP地址–完整版1/22彻底明白IP地址-完整版（含CIDR讲解）不管是学习网络还是上网，IP地址都是出现频率非常高的词。Windows系统中设置IP地址的界面如图1所示，图中出现了IP地址、子网掩码、默认网关和DNS服务器这几个需要设置的地方，只有正确设置，网络才能通，那这些名词都是什么意思呢?学习IP地址的相关知识时还会遇到网络地址、广播地址、子网等概念，这些又是什么意思呢？图1要解答这些问题，先看一个日常生活中的例子。如图2所示，住在北大街的住户要能互相找到对方，必须各自都要有个门牌号，这个门牌号就是各家的地址，门牌号的表示方法为：北大街+XX号。假如1号住户要找6号住户，过程是这样的，1号在大街上喊了一声：谁是6号，请回答。，这时北大街的住户都听到了，但只有6号作了回答，这个喊的过程叫广播，北大街的所有用户就是他的广播范围，假如北大街共有20个用户，那广播地址就是：北大街21号。也就是说，北大街的任何一个用户喊一声能让广播地址-1个用户听到。图2彻底明白IP地址–完整版2/22从这个例中可以抽出下面几个词：街道地址：北大街，如果给该大街一个地址则用第一个住户的地址-1，此例为：北大街0号住户的号：如1号、2号等。住户的地址：街道地址+XX号，如北大街1号、北大街2号等广播地址：最后一个住户的地址+1，此例为：北大街21号Internet网络中，每个上网的计算机都有一个像上述例子的地址，这个地址就是IP地址，是分配给网络设备的门牌号，为了网络中的计算机能够互相访问，IP地址=网络地址+主机地址，图1中的IP地址是192.168.100.1，这个地址中包含了很多含义。如下所示：网络地址（相当于街道地址）：192.168.100.0主机地址（相当于各户的门号）：0.0.0.1IP地址（相当于住户地址）：网络地址+主机地址=192.168.100.1广播地址：192.168.100.255这些地址是如何计算出来的呢？为什么计算这些地址呢？要想知道如何，先要明白一个道理，学习网络的目的就是如何让网络中的计算机相互通讯，也就是说要围绕着通这个字来学习和理解网络中的概念，而不是只为背几个名词。注：192.168.100.1是私有地址，不能直接在Internet网络中应用，上Internet要转为公有地址，详细说明见后文。一、为什么要计算网络地址一句话就是让网络中的计算机能够相互通讯。先看看最简单的网络，图3中是用网线（交叉线）直接将两台计算机连起来。下面是几种IP地址设置，看看在不同设置下网络是通还是不通。1、设置1号机的IP地址为192.168.0.1子网掩码为255.255.255.0；2号机的IP地址为192.168.0.200子网掩码为255.255.255.0，这样它们就能正常通讯。2、如果1号机地址不变，将2号机的IP地址改为192.168.1.200子网掩码还是为255.255.255.0，那这两台就无法通讯。3、设置1号机的IP地址为192.168.0.1子网掩码为255.255.255.192，2号机的IP地址为192.168.0.200子网掩码为255.255.255.192，注意和第1种情况的区别在于子网掩码，1为255.255.255.0本例是255.255.255.192，这两台计算机就不能正常通讯。图3彻底明白IP地址–完整版3/22第1种情况能通是因为这两台计算机处在同一网络192.168.0.0，所以能通，而2、3种情况下两台计算机处在不同的网络，所以不通。这里先给个结论：用网线直接连接或通过HUB或普通交换机间连接的计算机之间要能够相互通，计算机必须要在同一网络，也就是说它们的网络地址必须相同，而且主机地址必须不一样。如果不在一个网络就无法通。这就像我们上面举的例子，同是北大街的住户由于街道名称都是北大街，且各自的门牌号不同，所以能够相互找到对方。计算网络地址就是判断网络中的计算机是否在同一网络，在就能通，不在就不能通。注意，这里说的是否在同一网络指的是IP地址而不是物理连接。那么如何计算呢？二、如何计算网络地址我们日常生活中的地址如：北大街1号，从字面上就能看出街道地址是北大街，而我们从IP地址中却难以看出网络地址，要计算网络地址，必须借助我们上边提到过的子网掩码。计算过程是这样的，将IP地址和子网掩码都换算成二进制，然后进行与运算，结果就是网络地址。与运算如下所示，上下对齐，1位1位的算，1与1=1，其余组合都为0图4例如：计算IP地址为：202.99.160.50子网掩码是255.255.255.0的网络地址步骤如下：1）将IP地址和子网掩码分别换算成二进制202.99.160.50换算成二进制为11001010·01100011·10100000·00110010255.255.255.0换算成二进制为11111111·11111111·11111111·000000002）将二者进行与运算图53）将运算结果换算成十进制，这就是网络地址。11001010·01100011·10100000·00000000换算成十进制就是202.99.160.0彻底明白IP地址–完整版4/22现在我们就可以解答上面三种情况的通与不通的问题了。1、从下面运算结果可看出两计算机的网络地址都为192.168.0.0且IP地址不同，所以可以通。图62、从下面运算结果可以看出1号机的网络地址为192.168.0.0；2号机的网络地址为192.168.1.0不在一个网络，所以不通。图73、从下面运算结果可以看出1号机的网络地址为192.168.0.0，2号机的网络地址为192.168.0.192不在一个网络，所以不通图8彻底明白IP地址–完整版5/22看到这里大家应该明白为何要计算网络地址和如何计算了，但也许还有很多疑问，如IP地址为什么写成这样，子网掩码到底是怎么回事等等，别急，下面慢慢介绍。三、IP地址的介绍1、IP地址的表示方法IP地址=网络号+主机号如果把整个Internet网作为一个单一的网络，IP地址就是给每个连在Internet网的主机分配一个全世界范围内唯一的标示符，Internet管理委员会定义了A、B、C、D、E五类地址，在每类地址中，还规定了网络编号和主机编号。在TCP/IP协议中，IP地址是以二进制数字形式出现的，共32bit，1bit就是二进制中的1位，但这种形式非常不适用于人阅读和记忆。因此Internet管理委员会决定采用一种点分十进制表示法表示IP地址：面向用户的文档中，由四段构成的32比特的IP地址被直观地表示为四个以圆点隔开的十进制整数，其中，每一个整数对应一个字节（8个比特为一个字节称为一段）。A、B、C类最常用，下面加以介绍。本文介绍的都是版本4的IP地址，称为IPv4.从上图可以看出：A类地址：A类地址的网络标识由第一组8位二进制数表示，A类地址的特点是网络标识的第一位二进制数取值必须为0。不难算出，A类地址第一个地址为00000001，最后一个地址是01111111，换算成十进制就是127，其中127留作保留地址，A类地址的第一段范围是：1～126，A类地址允许有27-2=126个网段（减2是因为0不用，127留作它用），网络中的主机标识占3组8位二进制数，每个网络允许有224-2=16777216台主机（减2是因为全0地址为网络地址，全1为广播地址，这两个地址一般不分配给主机）。通常分配给拥有大量主机的网络。B类地址：B类地址的网络标识由前两组8位二进制数表示，网络中的主机标识占两组8位二进制数，B类地址的特点是网络标识的前两位二进制数取值必须为10。B类地址第一个地址为10000000，最后一个地址是10111111，换算成十进制B类地址第一段范围就是128～191，B类地址允许有214=16384个网段，网络中的主机标识占2组8位二进制数，每个网络允许有216-2=65533台主机，适用于结点比较多的网络。C类地址：C类地址的网络标识由前3组8位二进制数表示，网络中主机标识占1组8位二进制数C类地址的特点是网络标识的前3位二进制数取值必须为110。C类地址第一个地址为11000000，最后一个地彻底明白IP地址–完整版6/22址是11011111，换算成十进制C类地址第一段范围就是192～223，C类地址允许有221=2097152个网段，网络中的主机标识占1组8位二进制数，每个网络允许有28-2=254台主机，适用于结点比较少的网络。有些人对范围是2x不太理解，举个简单的例子加以说明。如C类网，每个网络允许有28-2=254台主机是这样来的。因为C类网的主机位是8位，变化如下:00000000000000010000001000000011……1111111011111111除去00000000和11111111不用外，从00000001到11111110共有254个变化，也就是28-2个。下图是IP地址的使用范围。2、几个特殊的IP地址1）私有地址上面提到IP地址在全世界范围内唯一，看到这句话你可能有这样的疑问，像192.168.0.1这样的地址在许多地方都能看到，并不唯一，这是为何？Internet管理委员会规定如下地址段为私有地址，私有地址可以自己组网时用，但不能在Internet网上用，Internet网没有这些地址的路由，有这些地址的计算机要上网必须转换成为合法的IP地址,也称为公网地址，这就像有多到的世界公园，每个公园内都可命名相同的大街，如香榭丽舍大街，但对外我们只能看到公园的地址和真正的香榭丽舍大街。下面是A、B、C类网络中的私有地址段。你自己组网时就可以用这些地址了。10.0.0.0～10.255.255.255172.16.0.0～172.131.255.255192.168.0.0～192.168.255.2552）回送地址A类网络地址127是一个保留地址，用于网络软件测试以及本地机进程间通信，叫做回送地址（loopbackaddress）。无论什么程序，一旦使用回送地址发送数据，协议软件立即返回之，不进行任何网络传输。含网络号127的分组不能出现在任何网络上。小技巧：Ping127.0.0.1,如果反馈信息失败,说明IP协议栈有错,必须重新安装TCP/IP协议。如果成功,ping本机彻底明白IP地址–完整版7/22IP地址,如果反馈信息失败,说明你的网卡不能和IP协议栈进行通信。如果网卡没接网线，用本机的一些服务如SqlServer、IIS等就可以用127.0.0.1这个地址。3）广播地址TCP/IP规定，主机号全为1的网络地址用于广播之用，叫做广播地址。所谓广播，指同时向同一子网所有主机发送报文。4）网络地址TCP/IP协议规定，各位全为0的网络号被解释成本网络。由上可以看出：一、含网络号127的分组不能出现在任何网络上；二、主机和网关不能为该地址广播任何寻径信息。由以上规定可以看出，主机号全0全1的地址在TCP/IP协议中有特殊含义，一般不能用作一台主机的有效地址。3、子网掩码从上面的例子可以看出，子网掩码的作用就是和IP地址与运算后得出网络地址，子网掩码也是32bit，并且是一串1后跟随一串0组成，其中1表示在IP地址中的网络号对应的位数，而0表示在IP地址中主机对应的位数。1）标准子网掩码A类网络（1-126）缺省子网掩码：255·0·0·0255·0·0·0换算成二进制为11111111·00000000·00000000·00000000可以清楚地看出前8位是网络地址，后24位是主机地址，也就是说，如果用的是标准子网掩码，看第一段地址即可看出是不是同一网络的。如21.0.0.0.1和21.240.230.1，第一段为21属于A类，如果用的是默认的子网掩码，那这两个地址就是一个网段的。B类网络（128-191）缺省子网掩码：255·255·0·0C类网络（192-223）缺省子网掩码：255·255·255·0B类、C类分析同上。2）特殊的子网掩码标准子网掩码出现的都是255和0的组合，在实际的应用中还有下面