网络基础之 IP 地址

一、MAC地址介绍

　　MAC地址也叫物理地址、硬件地址，由网络设备制造商生产时烧录在网卡(Network lnterface Card)的EPROM(一种闪存芯片，通常可以通过程序擦写)。IP地址与MAC地址在计算机里都是以二进制表示的，IP地址是32位的，而MAC地址则是48位的。
　　MAC地址的长度为48位(6个字节)，通常表示为12个16进制数，如：00-16-EA-AE-3C-40就是一个MAC地址，其中前6位16进制数00-16-EA代表网络硬件制造商的编号，它由IEEE(电气与电子工程师协会)分配，而后6位16进制数AE-3C-40代表该制造商所制造的某个网络产品(如网卡)的系列号。只要不更改自己的MAC地址，MAC地址在世界是惟一的。形象地说，MAC地址就如同身份证上的身份证号码，具有唯一性。

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二、IP地址的分类

 　　最初设计互联网络时，为了便于寻址以及层次化构造网络，每个IP地址包括两个标识码（ID），即网络ID和主机ID。同一个物理网络上的所有主机都使用同一个网络ID，网络上的一个主机（包括网络上工作站，服务器和路由器等）有一个主机ID与其对应。IP地址根据网络ID的不同分为5种类型，A类地址、B类地址、C类地址、D类地址和E类地址。

• A 类IP地址：一个A类IP地址由1字节的网络地址和3字节主机地址组成，它主要为大型网络而设计的，网络地址的最高位必须是"0"， 地址范围从1.0.0.0 到127.0.0.0）。可用的A类网络有127个，每个网络能容纳1亿多个主机。其中127.0.0.1是一个特殊的IP地址，表示主机本身，用于本地机器的测试。

A: 0-127，其中0代表任何地址，127为回环测试地址，因此，A类ip地址的实际范围是1-126；默认子网掩码为255.0.0.0

• B 类IP地址：一个B类IP地址由2个字节的网络地址和2个字节的主机地址组成，网络地址的最高位必须是“10”，地址范围从128.0.0.0到191.255.255.255。可用的B类网络有16382个，每个网络能容纳6万多个主机 。

B: 128-191，其中128.0.0.0和191.255.0.0为保留ip，实际范围是128.1.0.0--191.254.0.0；默认子网掩码为255.255.0.0

• C类IP地址：一个C类IP地址由3字节的网络地址和1字节的主机地址组成，网络地址的最高位必须是"110"。范围从192.0.0.0到223.255.255.255。C类网络可达209万余个，每个网络能容纳254个主机。

C: 192-223，其中192.0.0.0和223.255.255.0为保留ip，实际范围是192.0.1.0--223.255.254.0；默认子网掩码为255.255.255.0

• D类地址：用于多点广播（Multicast）。 D类IP地址第一个字节以"1 1 1 0"开始，它是一个专门保留的地址。它并不指向特定的网络，目前这一类地址被用在多点广播（Multicast）中。多点广播地址用来一次寻址一组计算机，它标识共享同一协议的一组计算机。224.0.0.0到239.255.255.255用于多点广播 。

• E类IP地址：以"1 1 1 1 0"开始，为将来使用保留。240.0.0.0到255.255.255.254，255.255.255.255用于广播地址

          全零（"0.0.0.0"）地址对应于当前主机。全"1"的IP地址（"255．255．255．255"）是当前子网的广播地址。

三、网络地址的求法及应用

子网掩码：用来标志IP地址中网络地址和主机地址位数

尺子：子网掩码中1对应于IP地址中的网络地址（网络号），0对应IP地址中的主机地址（主机号）

例如：
IP：192.168.1.1         子网掩码：255.255.255.0
掩码转换成二进制表示
11111111 11111111 11111111 00000000    # 有24个网络位和8个主机位

IP：10.1.1.1            子网掩码：255.0.0.0
掩码转换成二进制表示
11111111 00000000 00000000 00000000    # 有8个网络位和24个主机位

IP：192.168.1.1         子网掩码：255.255.255.192
掩码转换成二进制表示
11111111 11111111 11111111 11000000     # 有26个网络位和6个主机位

3.1 如何求一个IP属于哪个网络？

1. 将IP地址转码换为二进制

2. 将掩码转换为二进制

3. 两者对应位做与运算

计算：192.168.1.10/255.255.255.0属于哪个网络：
将IP和子网掩码转换成二进制
11000000  10101000  00000001  00001010
11111111  11111111  11111111  00000000
--------------------------------------------------           # 进行与运算
11000000  10101000  00000001  00000000
它所属的网络是：192.168.1.0

计算：192.168.1.129/255.255.255.128属于哪个网络：
129=1000 0001
128=1000 0000
与运算＝1000 0000                                              # 后面7位0代表主机网络地址，主机位全为1的我们叫广播地址，网络地址和广播地址是不能分配给PC使用的
它所属的网络地址是：192.168.1.128

计算：与10.110.12.29 mask255.255.255.224属于同一网段的主机IP地址是？
A. 10.110.12.0           # 网络地址
B. 10.110.12.30          
C. 10.110.12.31
D. 10.110.12.32

.29  = 0001 1101
.224 = 1110 0000
----------------         # 做与运算
.0   = 0000 0000         # 29与224结果为0，它的网络地址是 A
.30  = 0001 1110         # 30与224结果为0，答案是 B
.31  = 0001 1111         # 31与224结果为0，主机位全为1的是广播地址
.32  = 0010 0000         # 32g与224结果为192.168.12.32 

3.2 广播地址的求法及应用

计算：192.168.1.0/255.255.255.0
主机IP地址有：
192.168.1.1
192.168.1.2
...   
192.168.1.255        # 广播地址，求一个网段的广播地址，找到网络的主机位，把主机位全变成1
可用IP地址数量为：256-1(192.168.0.0)-1(192.168.1.255) =254 

计算广播地址：192.168.1.0/255.255.255.128
0      =  0000 0000
128   = 1000 0000
---------------------
网络    =  0000 0000
将主机位置为1 = 0111 1111      # 广播地址是：192.168.1.127

计算广播地址：10.110.9.113/21
9.113           ＝                            00001001 01110001
21位网络地址 = 11111111 11111111 11111000  00000000
------------------------------------------------------------------
                   =   10.110.                 00001000 00000000
网络地址为：10.110.8.0/21
广播地址为：10.110.15.255/21

计算网络地址和广播地址192.168.12.72/255.255.255.192：
192.168.12.  0100 1000
255.255.255. 1100 0000
网络地址：192.168.12.0100 0000      最后一位换成十进制：192.168.12.64
广播地址：192.168.12.0111 1111      最后一位换成十进制：192.168.12.127

3.3 网络中的主机容量计算

主机容量=2^N-2  N是主机位的位数（去掉一条网络地址，去掉一条主机地址）

A类： 255.0.0.0  主机位24位  -----2^24-2
B类： 255.255.0.0 主机位16位 ----2^16-2
C类:  255.255.255.0 主机位8位 ----2^8-2

192.168.1.0/24使用掩码255.255.255.240划分子网，每个子网可用主机数为
240=1111 0000
2^4-2=14个主机位
其中子网数为：2^4=16，去掉一个网络地址，再去掉一个广播地址


计算：一个子网网段地址为：5.32.0.0 掩码为255.224.0.0网络，它允许的最大主机地址是？
00000101.0010 0000.00000000.00000000
11111111.1110 0000.00000000.00000000
------------------------------------------------与运算网络地址
00000101.0010 0000.00000000.00000000    # 网络地址
00000101.0011 1111.11111111.11111110    # 最大网络地址为 5.63.255.254

四、子网划分

向主机位进行借位划分子网，这样的划分方式所有的子网大小相同。

192.168.1.0/255.255.255.0

向主机位借1位，子风掩码为255.255.255.128
192.168.1.0 0000000  ＝ 192.168.1.0/25 其广播地址是192.168.1.127/25
192.168.1.1 0000000  = 192.168.1.128/25 其广播地址是192.168.1.255/25

向主机位借2位，子风掩码为 255.255.255.192
192.168.1.00 000000/26  = 192.168.1.0/26
192.168.1.01 000000/26  = 192.168.1.64/26
192.168.1.10 000000/26  = 192.168.1.128/26
192.168.1.11 000000/26  = 192.168.1.192/26

可变长子网

有划分需求：市场部120人，设计部50人，财务部10人，人事部6人

192.168.1.0/24
如果按原划分方式为：
255.255.255.192
2^6-2=64
不满足需求

vlsm：一个网络分成两个子网，在两个中选取一个分配给需求较大的子网剩下的再继续划分：

192.168.1.0/24

向主机借1位
192.168.1.0 0000000/25    # 128(主机位)-2=126 分配给市场部；网络192.168.1.0/25
192.168.1.1 0000000/25

向主机位再借1位
192.168.1.10 000000/26    # 2^6-2=62（主机位）设计部；网络192.168.1.128/26
192.168.1.11 000000/26

向主机位再借1位
192.168.1.110 00000/27    # 2^5-2=30（主机位）财务部；网络 192.168.1.192/27
192.168.1.111 00000/27    # 2^5-2=30（主机位）人事部；网络 192.168.1.224/27

无类别域间路由CIDR取消了A类B类C类地址的定义