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【Linux网络基础】网络子网划分基础知识(IP地址,子网)

时间:2019-11-08 23:55:51      阅读:166      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

标签:算法   com   isp   路由   计算机   网上   十进制   公网   render   

一. IP地址分类与子网划分基础

1. 什么是IP地址?

常见的ip地址版本为ipv4, ipv6

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32位

4 * 8=32位。

32位二进制数字序列组成的数字序列

 

点分十进制

采用点将32位数字进行分割为4端,每段8位的二进制数,但二进制数不便于记忆,此转换为10进制数显示,即点分十进制

 

2. 十进制与二进制的转换

十进制是作为人类方便识别的一种地址表现形式,而二进制是作为计算机方便识别的表现形式。

 

列出1-20 的十进制对照表

根据对照表进行一定的规律总结

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根据第二章表的信息进行数据的逻辑总结可以得知:

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因此可以得知对于点分十进制而言,对应的每个数值即为下图所示:

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根据上面说到的将32位数字分为4端,即每段8位数字,通过上图也可以得知主机地址的初步理解算法。

 

3. IP地址的类别

分类1:根据二进制位的网络位分类

IP地址是根据2的次方进行求得的,而转变思路,也可以利用2的次方进行ip地址类型的表示,即一个IP地址是由2的32次方求得。

因此 2的32次方的范围为:0.0.0.0-->0.0.0.1-->255.255.255.255

但是如果随着IPv4地址的随意使用,会使得IP地址变得没有规律的使用,变得凌乱,并且还会造成地址的浪费。

因此需要对IPv4地址进行一定的规划管理和控制使用,所以将IP地址的范围划分为5个类别。

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  • ABC 三类分配给互联网用户所使用
  • D 类型作为 组播 使用
  • E 类型作为科学研究使用,进行保留
 

简单的说,IP地址分5类,常见的地址是A, B, C类

 
  • A类: 1.0.0.0 到 126.0.0.0 (0.0.0.0 和 127.0.0.0保留)
  • B类: 128.1.0.0 到 191.254.0.0 ( 128.0.0.0 和191.255.0.0 保留)
  • C类:192.0.1.0 到 223.255.254.0 (192.0.0.0 和223.255.255.0 保留)
  • D类 224.0.0.0 到 239.255.255.255 用于多点广播
  • E类:240.0.0.0 到 255.255.255.254 (保留255.255.255.255,用于广播)
 

特殊地址:

  • 127.0.0.1 表示回环地址,进行测试使用,验证本地的TCP协议簇安装的是否正确
  • 0.0.0.0 主机位全为0的称为是网络地址
  • 255.255.255.255 主机位全为1的称为广播地址,即想所有人发出信息
 

注意:

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对于路由器寻址过程中,只关心网络地址,并不关心主机地址。

 

分类2:私网地址

IP地址的另一种分类方式:
  • 私网地址,又称为局域网地址

私网地址:下面的网络地址段就是分配给专用网络地址使用的。

  • 10.0.0.0/8 (10.0.0.0 到 10.255.255.255)
  • 172.16.0.0/12 (172.16.0.0 到 172.31.255.255)
  • 192.168.0.0/16 (192.168.0.0 到 192.168.255.255)
  • 169.254.0.0/16 (169.254.0.0 到 169.254.255.255)

其他地址:用于IDC机房,办公室场景中ISP给我们分配的外网地址。

 

说明:

划分私网ip地址的作用,主要是避免地址的枯竭,对于一般不同局域网环境中,地址实际是可以重复使用的,不必要仍保持唯一性。

就类似于人的身份证和护照的关系一样(护照全球唯一,身份证在自己国内唯一,他国不干预)。

默认私网地址只能在本局域网中有效识别,但一旦出局域网到公网,就没有任何意思了,因此未解决这种问题,就出现了一个技术NAT,即:地址的映射技术

 

分类3:网络地址、广播地址和主机地址

IP地址类型的另一种划分:
  • 网络地址:指代网络的地址,在网络的ipv4地址范围内,最小地址保留为网络地址,此地址的主机部分的每个主机位均为0
    • 如:192.168.1.0
  • 广播地址:用于向网络中的所有主机发送数据的特殊地址。广播地址使用该网络范围内的最大地址,即主机部分的各比特位全部为1的地址。
  • 主机地址:分配给网络中终端设备的地址
 

因此总结得知:

  1. 0和255作为主机的地址,是不能进行分配使用的,只有0-255之间的地址可以进行分配为主机地址使用
  2. 可以引入一个公式: 可以分配的主机地址个数=2的N次方-2。其中N次方的N表示多少个主机位,-2就表示减去网络地址和广播地址,剩余的就是可分配的主机地址。
    • 如:192.168.1.*,最后一位是主机位,也就是说2的8次方-2=254个主机地址个数。

 

4. 通讯类型

  • 单播(点到点):就是点到到点的通讯,例如:A-B的通信方式
  • 组播:一对多的方式,但是可以根据需要进行接收,如果不想接收可以进行过滤掉
  • 广播(广播域):在一定的范围内,所有成员都会收到的信息,称为广播信息,并且每个成员都要收取,都要进行处理。 
 

5. 子网划分讲解 

为什么要划分子网?(引入一个子网的概念)

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  1. 会出现大量的局域网地址,同时向一个网关发送请求,引起网关设备的负载过高
  2. 会引起局域网内的大量广播数据传送,形成广播风暴
  3. 而且会非常的浪费地址空间,有可能只有两台主机或者一台,就分配一个C类地址。

因此,综上所述,就需要进行一个子网的划分。

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类似于将一个大的网络切成几块,划分成几个小的局域网络

  1. 将一个大的广播域分成几个小的广播域环境
  2. 减少网关设备所承载的负载量
  3. 有效的避免ip地址的浪费,使一个大的地址空间更加弹性和更加灵活的进行分配
 

通过子网划分(通过子网掩码进行划分)

可以将一个大的局域网落进行切割为多个小的局域网,这样就解决了上面说的两个问题,而得到的新的局域网络就称为子网。

 

划分子网的方式

通过子网掩码的方式,进行子网的划分,但首先了解一下掩码的作用,即:掩码的概念。
 

说明: 

一个网络地址是通过网络位和主机位组成,根据上面的知识可以得知。

但如何判定一个主机的网络地址是多少,一个主机的主机地址是从几位开始。

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一个B类地址,分为网络部分和主机部分两个部分,对应网络部分占用了16bit(即16位)不能被主机使用,因此可以用 /16 表示网络地址的子网类型。

 
  1. 掩码和ip地址一般是成对出现的,因为默认只有ip地址时,是无法确认哪些位是网络部分,哪些是主机部分的
  2. 默认的网络类别是根据 A B C类定义划分的,即:
    • A类掩码就是 /8 
    • B类掩码就是 /16 
    • C类掩码就是 /24

有了掩码,可以打破原有的ABC类,再进行子网的划分

 

特别说明: 掩码也要和IP地址一样,换算成二进制数进行表示。

 

掩码地址的表示方式

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掩码如何进行划分

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网络位向右移动,占用主机位,即向主机位借位,生成新的网络位。

其中/16 就表示了子网掩码所指定的网络位个数,A类一般是/8,B类一般是/16,C类一般是/24。

 

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实质上就是移动网络位和主机位中间分隔的线,向主机位进行移动,减少主机数量,扩大拥有的子网数量。

新的子网的产生,掩码表示的信息也要进行变化,从而可以更好地表示网络地址的规划信息。

 

用示例题进行掩码的说明:

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那样就是分成了:

  • 172.16.0.1-172.16.63.254
  • 172.16.64.1 - 172.16.127. 254
  • 172.16.128.1 - 172.16.191.254
  • 172.16.192.1 - 172.16.255.254
 

2的14次方-2 个 IP地址。

 

因此可以得到另一个计算公式的结论:

可以划分的子网数=2的N次方,其中N表示借用的主机位个数

 

总结:

  1. 判断ip地址类型,找掩码: 根据上面所学的ip地址分类规划,可以得知默认的掩码信息
  2. 变更掩码,出子网: 根据默认的掩码规划信息,将掩码信息进行调整变成,即进行子网划分
  3. 得出子网号: 根据借用的主机位,可以判断出可用的子网信息
  4. 得出主机段: 根据剩余的主机位,可以判断出可用的主机地址
  5. 得出广播号: 得出主机范围,即也就是得出了网络地址和广播地址

 

练习:

192.168.1.0/28 地址对应掩码地址,主机地址,以及每段子网中的网络地址和广播地址。

做法:

  1. 划分子网,根据划分方式诸位进行计算求值,便于理解划分过程,但效率不高
  2. 划分子网,根据掩码做减法进行求得主机个数,从而进行子网分配,简单效率高

 

四位的子网二进制,192.168.1是网络位(固定的)
0000[0000]-->0 -->192.168.1.1 - 192.168.1.15
0001 [0000]-->16 -->192.168.1.16- 192.168.1.31
0010 -->32 -->192.168.1.32-192.168.1.47
0011  -->48 --> 192.168.1.48-192.168.1.63
0100  -->64 --> 192.168.1.64 -192.168.1.79
0101  --> 80 --> 192.168.1.80 - 192.168.1.95
0110 -->96 
0111 -->112
1000 -->128
1001 -->144
1010 -->160
1011 -->176
1100 -->192
1101 -->208
1110 -->224
1111 -->240

 

网上有在线子网计算器:

  • 可用地址:14
  • 掩码:255.255.255.240
  • 网络:192.168.1.0
    • 可用:192.168.1.1-192.168.1.14
    • 广播:192.168.1.15
    • ...接下去以此类推

 

 

 

 

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