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IP地址分类方法  

2010-06-19 16:38:22|  分类: 网络知识 |  标签: |举报 |字号 订阅

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IP地址分类方法

基本的IP地址是分成8位一个单元(称为8 位位组)的32位二进制数。二进制与十进制大家都懂吧。为了方便人们的使用,对机器友好的二进制地址转变为人们更熟悉的十进制地址。IP地址中的每一个8 位位组用0~255之间的一个十进制数表示。这些数之间用点(.)隔开,这是所谓的点-十进制格式。因此,最小的IPv4地址值为0.0.0.0,最大的地址值为255.255.255.255,然而这两个值是保留的,没有分配给私人的端系统。
          点分十进制数表示的IPv4 地址分成几类,以适应大型、中型、小型的网络。这些类的不同之处在于用于表示网络的位数与用于表示主机的位数之间的差别。IP地址分成五类,用字母表示:
             A 类地址
             B 类地址
             C 类地址
             D 类地址
             E 类地址
         每一个IP地址包括两部分:网络地址和主机地址,上面五类地址对所支持的网络数和主机数有不同的组合。
           1. A 类地址
一个A 类IP地址仅使用第一个8位位组表示网络地址。剩下的3个8位位组表示主机地址。A类地址的第一个位总为0,这一点在数学上限制了A类地址的范围小于 127,127是64+32+16+8+4+2+1的和。最左边位表示128,在这里空缺。因此仅有127个可能的A类网络。A类地址后面的24位(3个点-十进制数)表示可能的主机地址,A类网络地址的范围从1.0.0.0到126.0.0.0。注意只有第一个8位位组表示网络地址,剩余的3个8位位组用于表示第一个8位位组所表示网络中惟一的主机地址,当用于描述网络时这些位置为0。注意技术上讲,127.0.0.0 也是一个A类地址,但是它已被保留作闭环(look back )测试之用而不能分配给一个网络。每一个A类地址能支持16777214个不同的主机地址,这个数是由2的24次方再减去2得到的。减2是必要的,因为 IP把全0保留为表示网络而全1表示网络内的广播地址。其中10.0.0.0 和10.255.255.255保留
         2. B 类地址
设计B类地址的目的是支持中到大型的网络。B类网络地址范围从128.1.0.0到191.254.0.0。B 类地址蕴含的数学逻辑是相当简单的。一个B类IP地址使用两个8位位组表示网络号,另外两个8位位组表示主机号。B类地址的第1个8位位组的前两位总置为 10,剩下的6位既可以是0也可以是1,这样就限制其范围小于等于191,由128+32+16+8+4+2+1得到。最后的16位( 2个8位位组)标识可能的主机地址。每一个B类地址能支持64534 个惟一的主机地址,这个数由2的16次方减2得到。B类网络仅有16382个,其中172.16.0.0和172.31.255.255保留。
         3. C 类地址
C类地址用于支持大量的小型网络。这类地址可以认为与A类地址正好相反。A类地址使用第一个8位位组表示网络号,剩下的3个表示主机号,而C类地址使用三个8位位组表示网络地址,仅用一个8位位组表示主机号。C类地址的前3位数为110,前两位和为192(128+64),这形成了C类地址空间的下界。第三位等于十进制数32,这一位为0限制了地址空间的上界。不能使用第三位限制了此8位位组的最大值为255-32等于223。因此C类网络地址范围从 192.0.1.0 至223.255.254.0。最后一个8位位组用于主机寻址。每一个C类地址理论上可支持最大256个主机地址(0~255),但是仅有254个可用,因为0和255不是有效的主机地址。可以有2097150个不同的C类网络地址,其中192.168.0.0和192.168.255.255保留。
         4. D 类地址
D 类地址用于在IP网络中的组播( multicasting ,又称为多目广播)。D类地址的前4位恒为1110 ,预置前3位为1意味着D类地址开始于128+64+32等于224。第4位为0意味着D类地址的最大值为128+64+32+8+4+2+1为239,因此D类地址空间的范围从224.0.0.0到239. 255. 255.254。
         5. E 类地址
E 类地址保留作研究之用。因此Internet上没有可用的E类地址。E类地址的前4位恒为1,因此有效的地址范围从240.0.0.0 至255.255.255.255。
总的来说,ip地址分类由第一个八位组的值来确定。任何一个0到127 间的网络地址均是一个A类地址。任何一个128到191间的网络地址是一个B类地址。任何一个192到223 间的网络地址是一个C类地址。任何一个第一个八位组在224到239 间的网络地址是一个组播地址即D类地址。E类保留。

IP和子网掩码
我们都知道,IP是由四段数字组成,在此,我们先来了解一下3类常用的IP
  A类IP段  0.0.0.0 到127.255.255.255
  B类IP段  128.0.0.0 到191.255.255.255
  C类IP段  192.0.0.0 到223.255.255.255

  XP默认分配的子网掩码每段只有255或0
  A类的默认子网掩码 255.0.0.0     一个子网最多可以容纳1677万多台电脑
  B类的默认子网掩码 255.255.0.0    一个子网最多可以容纳6万台电脑
  C类的默认子网掩码 255.255.255.0   一个子网最多可以容纳254台电脑
要想在同一网段,只要网络标识相同就可以了,那要怎么看网络标识呢?首先要做的是把每段的IP转换为二进制。(有人说,我不会转换耶,没关系,我们用Windows自带计算器就行。打开计算器,点查看>科学型,输入十进制的数字,再点一下“二进制”这个单选点,就可以切换至二进制了。)

  把子网掩码切换至二进制,我们会发现,所有的子网掩码是由一串连续的1和一串连续的0组成的(一共4段,每段8位,一共32位数)。
  255.0.0.0   11111111.00000000.00000000.00000000
  255.255.0.0  11111111.11111111.00000000.00000000
  255.255.255.0 11111111.11111111.11111111.00000000
  这是A/B/C三类默认子网掩码的二进制形式,其实,还有好多种子网掩码,只要是一串连续的1和一串连续的0就可以了(每段都是8位)。如 11111111.11111111.11111000.00000000,这也是一段合法的子网掩码。子网掩码决定的是一个子网的计算机数目,计算机公式是2的m次方,其中,我们可以把m看到是后面的多少颗0。如255.255.255.0转换成二进制,那就是 11111111.11111111.11111111.00000000,后面有8颗0,那m就是8,255.255.255.0这个子网掩码可以容纳 2的8次方(台)电脑,也就是256台,但是有两个IP是不能用的,那就是最后一段不能为0和255,减去这两台,就是254台。我们再来做一个。
  255.255.248.0这个子网掩码可以最多容纳多少台电脑?
  计算方法:
  把将其转换为二进制的四段数字(每段要是8位,如果是0,可以写成8个0,也就是00000000)
  11111111.1111111.11111000.00000000
  然后,数数后面有几颗0,一共是有11颗,那就是2的11次方,等于2048,这个子网掩码最多可以容纳2048台电脑。
  一个子网最多可以容纳多少台电脑你会算了吧,下面我们来个逆向算法的题。
  一个公司有530台电脑,组成一个对等局域网,子网掩码设多少最合适?
  首先,无疑,530台电脑用B类IP最合适(A类不用说了,太多,C类又不够,肯定是B类),但是B类默认的子网掩码是255.255.0.0,可以容纳6万台电脑,显然不太合适,那子网掩码设多少合适呢?我们先来列个公式。
  2的m次方=560
  首先,我们确定2一定是大于8次方的,因为我们知道2的8次方是256,也就是C类IP的最大容纳电脑的数目,我们从9次方一个一个试2的9次方是 512,不到560,2的10次方是1024,看来2的10次方最合适了。子网掩码一共由32位组成,已确定后面10位是0了,那前面的22位就是1,最合适的子网掩码就是:11111111.11111111.11111100.00000000,转换成10进制,那就是255.255.252.0。

  分配和计算子网掩码你会了吧,下面,我们来看看IP地址的网段。
  相信好多人都和偶一样,认为IP只要前三段相同,就是在同一网段了,其实,不是这样的,同样,我样把IP的每一段转换为一个二进制数,这里就拿IP:192.168.0.1,子网掩码:255.255.255.0做实验吧。
  192.168.0.1
  11000000.10101000.00000000.00000001
  (这里说明一下,和子网掩码一样,每段8位,不足8位的,前面加0补齐。)
  IP    11000000.10101000.00000000.00000001
  子网掩码  11111111.11111111.11111111.00000000
  在这里,向大家说一下到底怎么样才算同一网段。
  要想在同一网段,必需做到网络标识相同,那网络标识怎么算呢?各类IP的网络标识算法都是不一样的。A类的,只算第一段。B类,只算第一、二段。C类,算第一、二、三段。
  算法只要把IP和子网掩码的每位数AND就可以了。
  AND方法:0和1=0 0和0=0 1和1=1
  如:And 192.168.0.1,255.255.255.0,先转换为二进制,然后AND每一位
  IP      11000000.10101000.00000000.00000001
  子网掩码    11111111.11111111.11111111.00000000
  得出AND结果  11000000.10101000.00000000.00000000
  转换为十进制192.168.0.0,这就是网络标识,
  再将子网掩码反取,也就是00000000.00000000.00000000.11111111,与IP AND
  得出结果00000000.00000000.00000000.00000001,转换为10进制,即0.0.0.1,
  这0.0.0.1就是主机标识。要想在同一网段,必需做到网络标识一样。

  我们再来看看这个改为默认子网掩码的B类IP
  如IP:188.188.0.111,188.188.5.222,子网掩码都设为255.255.254.0,在同一网段吗?
  先将这些转换成二进制
  188.188.0.111 10111100.10111100.00000000.01101111
  188.188.5.222 10111100.10111100.00000101.11011010
  255.255.254.0 11111111.11111111.11111110.00000000
  分别AND,得
  10111100.10111100.00000000.00000000
  10111100.10111100.00000100.00000000
  网络标识不一样,即不在同一网段。
  判断是不是在同一网段,你会了吧,下面,我们来点实际的。
  一个公司有530台电脑,组成一个对等局域网,子网掩码和IP设多少最合适?
  子网掩码不说了,前面算出结果来了11111111.11111111.11111100.00000000,也就是255.255.252.0
  我们现在要确定的是IP如何分配,首先,选一个B类IP段,这里就选188.188.x.x吧
  这样,IP的前两段确定的,关键是要确定第三段,只要网络标识相同就可以了。我们先来确定网络号。(我们把子网掩码中的1和IP中的?对就起来,0和*对应起来,如下:)
  255.255.252.0 11111111.11111111.11111100.00000000
  188.188.x.x  10111100.10111100.??????**.********
  网络标识   10111100.10111100.??????00.00000000
  由此可知,?处随便填(只能用0和1填,不一定全是0和1),我们就用全填0吧,*处随便,这样呢,我们的IP就是
  10111100.10111100.000000**.********,一共有530台电脑,IP的最后一段1~254可以分给254台计算机, 530/254=2.086,采用进1法,得整数3,这样,我们确定了IP的第三段要分成三个不同的数字,也就是说,把000000**中的**填三次数字,只能填1和0,而且每次的数字都不一样,至于填什么,就随我们便了,如00000001,00000010,00000011,转换成二进制,分别是 1,2,3,这样,第三段也确定了,这样,就可以把IP分成188.188.1.y,188.188.2.y,188.188.3.y,y处随便填,只要在1~254范围之内,并且这530台电脑每台和每台的IP不一样,就可以了。


  有人也许会说,既然算法这么麻烦,干脆用A类IP和A类默认子网掩码得了,偶要告诉你的是,由于A类IP和A类默认子网掩码的主机数目过大,这样做无疑是大海捞针,如果同时局域网访问量过频繁、过大,会影响效率的,所以,最好设置符合自己的IP和子网掩码。

 

巧记IP地址分类范围

 IP地址一共分为ABCDE五类,其中ABC类为平时所使用的,D类为广播(如OSPF发送广播信息224.0.0.5),E类为实验研究(暂时对于我们来说没啥用,哈)
  A类 第一位必须为off(0)
  00000000 = 0
  01111111 =127
  B类 第一位必须为On(1),第二位必须为Off(0)
  10000000 = 128
  10111111 = 191
  C类 第一二位必须为On(1),第三位必须为Off(0)
  11000000 = 192
  11011111 = 223
  D类和E类224-255
  224-239 D类组播
  240-255 用于科学实验

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