一文详解计算机网络IP地址和子网掩码

什么是IP地址和MAC地址?

IP地址就是每个计算机的一个独一无二的身份证如何设置本地连接里的ip地址,但是这个身份证是可变的,重启计算机或者将计算机移动到其他地区,身份证会动态变化。

比如,等自媒体平台上,发文或者评论都带有IP属地:

计算机还有一个永远不变的身份证就是MAC地址,一般计算机厂商在生产时直接烧录在网卡EPROM上,理论上是独一无二的,但是,这个硬件地址可以人为修改,我们一般不考虑这个因素。

查看自己电脑的MAC地址,在命令提示符中是人ipconfig/all:

然而,我的电脑中除了自己的主机,还有很多windows和Linux虚拟机,同时由于虚拟机是自己设置的MAC虚拟地址,这样也很难保证MAC地址的唯一性。每个虚拟机都会有一个IP、MAC地址。

上述物理地址:80-32-53-6A-EE-E7就是我的电脑MAC地址,由6组十六进制数据组成,共48位,共有个地址,冲突概率极小。

MAC地址在数据链路层,IP在网络层。比如蓝牙通信就是靠MAC地址识别,手机播放音乐,只有和手机进行配对的蓝牙耳机才可以接收,其他人的蓝牙耳机就不可以接收到我的手机音乐。

而我的电脑IP地址为IPv4类型,192.168.1.2。是点分十进制。我们目前大多使用IPv4,共32位。但是用32个0或1表示,可读性很差,因此8个一组,分为4组,每组的数值都在0~255之间,这就是我们目前的IP地址表现形式。但是IPv4的总数很少,大概43亿。因此为了弥补IPv4的数量不足问题,现在还有IPv6地址。

IP地址的分类

IP地址由网络号+主机号构成,分为A、B、C、D、E类IP地址。同时还有一些特殊的IP地址,比如127.0.0.1是本地软件回环测试地址,就是这个地址只在自己的电脑上使用,不会进入到网络,比如,我自己启动一个网站服务器,需要在其他电脑浏览器输入我的电脑IP测试,但是我自己的电脑就是服务器也可以作为客户端,在自己电脑上浏览器输入127.0.0.1也可以实现测试,无需联网,所以服务器开发测试常用这个回环地址。

IP都为0的地址0.0.0.0表示当前网络默认地址,可以作为源地址,而不可以作为目的地址。比如本机服务器启动一个网络服务,源地址可以写自己的IP,而一般为了方便或者防止IP改变,就写成0.0.0.0。

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IP地址分段后,只要保证每个网络号段不同,每个网络段内每个主机号不同,就可以保证任意两个主机IP都不同,同时,网络传输过程中,路由器首先根据网络号判断信息传输路径,到达该网段后再进行转发寻找对应主机号。

A类地址:网络号是前8位以0开始,共有128-2个地址可以指派,因为全0代表本网络,同时127开头是回环地址,二进制为7个1。合法主机的地址为个,主机号全为0代表该网络,主机号全为1代表广播,其他类别地址主机地址同样计算方法,需要做减2处理。

B类地址:网络号前16位,以10开头。网络号2的16次方减1,因为以10开头,无论后面14位如何设置,都不会出现全0的情况。

C类地址:网络号前24位,以110开头。

依此类推……

子网划分与子网掩码

网络号+主机号的划分方法使得IP地址空间利用率极低,比如我只是一个10人左右的小公司,电脑数量20台,申请一个B类IP地址,合法主机数量为16777214个。而我最多就20台主机,这样的划分方案显然是不合理的。

因此,划分子网是得两级IP地址变为三级IP地址,子网是公司内部划分的,对外依然是B类IP,三级IP为:网络号+子网号+主机号。

其他网络发送到我的公司信息,先按照网络号到本网络路由器,再按照子网号和主机号找到对应主机。

那么子网如何划分呢?这就涉及到子网掩码的概念。

子网掩码也是由1和0构成的32位二进制串,1对应IP中网络号和子网号,0对应主机号。假定IP为141.14.72.24,子网掩码为255.255.192.0,转换为二进制:11111111.11111111.11000000.000000。该网络可以使A类或B类地址,假定为B类地址,其主机号有14位,可分配地址数为2的14次方减2。

无分类编址CIDR

一般来说,B类地址比较常用,对于大公司而言,C类地址主机数太少,A类数量一共就126个,因此,B类地址极速消耗,1992年时就已经分配完一半,当时预估1994年就会耗尽。

因此,出现了无分类编制CIDR,取消了A类、B类、C类的概念。表示为:128.14.32.0/20。/20表示网络号20位,后面12位是主机号。也叫做“斜线记法”。

比如在子网192.168.4.0、30中,能接收目的的地址为192.168.4.3的IP分组的最大主机数是多少?

30代表网络号,主机号只有两位,2的平方为4,全0代表该主机,只可以做源地址,不可以发送,因此结果应该为3。

继续分析,还有一个特殊的广播地址如何设置本地连接里的ip地址,发送到特定网络,该网络所有主机都会接收这个广播信息,也是可以使用的。然而,目的的地址为192.168.4.3最后的两位为3的二进制11,就是该网络的广播地址,所以结果再减1变为2。

再补充一个受限的广播地址255.255.255.255全为1,一个主机如果想把报文发送给其他所有主机可以使用这个地址,但是这个报文只可以发给本网络内所有其他主机,不可以超出局域网范围,路由器会拦截这个IP地址的报文。

本文到此结束,希望对大家有所帮助!

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