IP地址分类

我们经常用到的是A、B、C三类地址。IP地址由国际网络信息中心组织（International Network Information Center，InterNIC）根据公司大小进行分配。过去通常把A类地址保留给政府机构，B类地址分配给中等规模的公司，C类地址分配给小型单位。然而，随着互联网络的飞速发展，再加上IP地址的浪费，导致现在IP地址已经非常紧张。

我们经常用到的是A、B、C三类地址。IP地址由国际网络信息中心组织（International Network Information Center，InterNIC）根据公司大小进行分配。过去通常把A类地址保留给政府机构，B类地址分配给中等规模的公司，C类地址分配给小型单位。然而，随着互联网络的飞速发展，再加上IP地址的浪费，导致现在IP地址已经非常紧张。

  • IP地址长度为32比特，分为网络部分和主机部分。网络部分用于唯一地标识一个物理或者逻辑链路，主机部分用于唯一地标识该链路上的一台设备。

  • 那么如何区分IP地址的网络部分和主机部分呢？最初互联网络设计者根据网络规模大小规定了地址类，把IP地址分为A、B、C、D、E五类。

  • A类IP地址的网络部分为第一个八位数组（octet），第一个字节的第一位（最左边那一位）为“0”，因此，网络部分的有效位数为7位，这样A类地址的第一个字节为1至126之间（127留作它用）。例如10.1.1.1、126.2.4.78为A类地址。A类地址的主机部分为剩余的三个字节共24位。A类地址的范围为1.0.0.0至126.255.255.255，每一个A类网络共有224个A类IP地址。

  • B类IP地址的网络部分为前两个八位数组（octet），第一个字节的第一位为“1“，第二位为”0”。因此，网络部分的有效位数为14位，B类地址的第一个字节为128至191之间。例如128.1.1.1、168.2.4.78为B类地址。B类地址的主机部分为剩余的二个字节16位。B类地址的范围为128.0.0.0至 191.255.255.255，每一个B类网络共有216个B类IP地址。

  • C类IP地址的网络部分为前三个八位数组（octet），第一个字节前二位为“1“，第三位为”0”。因此，网络部分的有效位数为21位，C类地址的第一个字节为192至223之间。例如192.1.1.1、220.2.4.78为C类地址。C类地址的主机部分为剩余的一个字节8位。C类地址的范围为192.0.0.0至 223.255.255.255，每一个C类网络共有28=256个C类IP地址。

  • D类地址第一个字节前三位为“111“，第四位为”0”，因此，D类地址的第一个字节为224至239。D类地址通常作为组播地址。

  • E类地址第一个字节为240至255之间，保留用于科学研究。

私有IP地址

10.0.0.0至10.255.255.255

172.16.0.0至172.31.255.255

192.168.0.0至192.168.255.255

  • 在进行IP地址规划时，我们通常在公司内部网络使用私有IP地址。私有IP地址是由InterNIC预留给各个企业内部网络自由支配的IP地址。使用私有IP地址不能直接访问Internet。原因很简单，私有IP地址不能在公网上使用，公网上没有针对私有地址的路由，如果在公网上使用将会产生地址冲突问题。当访问Internet时，需要利用网络地址转换（NAT，Network Address Translation）技术，把私有IP地址转换为Internet可识别的公有IP地址。InterNIC预留了以下网段作为私有IP地址：A类私有地址为10.0.0.0至10.255.255.255; B类私有地址为172.16.0.0至172.31.255.255; C类私有地址为192.168.0.0至192.168.255.255等。
  • 使用私有IP地址，不仅减少了企业用于购买公有IP地址的投资，而且节省了IP地址资源。但是这并不能完全解决IP地址短缺问题，目前已经正式提出了IPv6协议。在IPv6地址中有128个二进制位，共约2128个IP地址，完全可以解决IP地址紧张问题。

特殊IP地址


计算可用主机地址

  • IP地址用于唯一的标识一台网络设备，但并不是每一个IP地址都是可用的，一些特殊的IP地址被用于特殊的用途，不能用于标识网络设备。
  • 对于主机部分全为“0”的IP地址，称为网络地址，网络地址用来标识一个网段。例如，A类地址1.0.0.0，私有地址10.0.0.0, 192.168.1.0等。
  • 对于主机部分全为“1”的IP地址，称为网段广播地址，广播地址用于标识一个网络的所有主机。例如，10.255.255.255 , 192.168.1.255等，路由器可以在10.0.0.0或者192.168.1.0等网段转发广播包。广播地址用于向本网段的所有节点发送数据包。
  • 对于网络部分为127的IP地址，例如127.0.0.1往往用于环回测试。
  • 全“0”的IP地址0.0.0.0代表所有的主机，华为Quidway系列路由器使用0.0.0.0地址指定默认路由。
  • 全“1”的IP地址255.255.255.255，也是广播地址，但255.255.255.255代表所有主机，用于向网络的所有节点发送数据包。这样的广播数据包不能被路由器转发。
  • 如上所述，每一个网段会有一些IP地址不能用作主机IP地址。下面让我们来计算一下可用的IP地址。例如B类网段172.16.0.0, 有16个主机位,因此有216个IP地址，去掉一个网络地址172.16.0.0，一个广播地址172.16.255.255不能用作标识主机，那么共有216-2个可用地址。C类网段192.168.1.0，有8个主机位，共有28个IP地址，去掉一个网络地址192.168.1.0，一个广播地址192.168.1.255，共有254个可用主机地址。现在，我们可以这样计算每一个网段的可用主机地址：假定这个网段的主机部分位数为n，那么可用的主机地址个数为 2^n-2个。
  • 网络层设备（例如路由器等）使用网络地址来代表本网段内的主机，可以大大减少路由器的路由表条目。

用VLSM技术进行子网规划大致可以分为4步.
第1步：确定子网位数和主机位数；
第2步：计算子网位；
第3步：计算子网地址；
第4步：选取子网地址，得出子网规划的结果。

子网掩码

  • 使用子网掩码（subnet mask）区分网络部分和主机部分。可以使网络地址的使用更有效。对外仍为一个网络，对内部而言，则分为不同的子网。
  • 子网掩码使用与IP地址一样的格式

    缺省状态下，如果没有进行子网划分，
    A类网络的子网掩码为255.0.0.0，
    B类网络的子网掩码为255.255.0.0，
    C类网络子网掩码为255.255.255.0。
    子网掩码的网络部分和子网部分全都是1，主机部分全都是0

网络地址的计算


网络地址就是将IP地址的二进制和子网掩码的二进制进行“与”的计算的结果.
“与”的计算方法是1&1=1，1&0=0，0&0=0
最终得到网络地址

路由聚合


CIDR

  • 路由聚合指将多条路由聚合为一条聚合路由，路由聚合可以大大减少路由器中路由的条目数，减轻路由器维护路由的负担，提高网络的利用率。
  • CIDR即Classless Inter Domain Routing，无类别域间路由，CIDR使用VLSM技术，突破了传统IP地址分类边界，采用CIDR可以把路由表中的若干条路由汇聚为一条路由，减少了路由表的规模。
  • 通常情况下，使用CIDR技术汇聚的网络地址的比特位必须是一致的，如上例所示。如果上图所示的ISP又连接了一个172.178.1.0/24的网段，那么这些网段路由将无法汇聚，无法实现CIDR技术。
  • （注：极端情况下，可以汇聚成0.0.0.0/0发布）