IP地址和子网掩码

IP地址和子网掩码Internet是一个庞大的网络，在这样大的网络上进行信息交换的基本要求是网上的计算机、路由器等都要有一个唯一可标识的地址，就像日常生活中朋友间通信必须写明通讯地址一样。这样，网上的路由器才能将数据报由一台计算机路由到另一台计算机，准确地将信息由源方发送到目的方。一、IP地址的含义及如何获得在Internet上为每台计算机指定的地址称为IP地址。IP地址是在TCP/IP中，IP协议所规定的Internet中每个结点都要有一个统一格式的地址，这个地址就称为符合IP协议的地址。所谓IP地址就是给Internet上的每台主机分配一个唯一的32位地址，以便在Internet上可以很方便地寻址。IP地址具体含义包括如下：（1）它是Internet上通用的地址格式。Internet通过IP地址使得网上计算机能够彼此交换信息。它采用固定的32位二进制地址格式编码，按照先网络号，后主机号的顺序进行寻址。IP地址是基于协议的地址，能贯穿整个网络，而不管每个具体的网络是采用何种网络技术和拓扑结构。（2）Internet上的每台计算机，包括主机、路由器都必须有IP地址。IP地址是识别Internet上每台计算机的端口地址，凡是网上的计算机，都必须分配有IP地址，否则无法进行通信。（3）IP地址是唯一的。IP地址好像是人们的身份证号码，必须具有唯一性，因此，网上每台计算机的IP地址在全网中都是唯一的。IP地址的获得：所有的IP地址都要由国际组织――NIC（NetInformationCenter）统一分配。目前全球共有三个这样的网络信息中心，它们分别是：·InterNIC――负责美国及其它地区·ENIC――负责欧洲地区·APNIC――负责亚太地区其中APNIC总部设在日本东京大学，在中国是由中国互联网络信息中心（CINIC）负责。具体申请办法可向国内的一些代理机构提出，目前国内大多数的ISP和一些院校机构都可代为用户申请IP地址。二、IP地址的格式和分类IP地址具有固定、规范的格式。TCP/IP协议规定，每个地址由32位二进制数组成，分成四段，其中每8位构成一段，这样每段所能表示的十进制数的范围最大不超过255，段与段之间用“．”隔开。为了便于表达和识别，IP地址是以十进制数形式表示的，每8位一组，用一个十进制数来表示，0～255。在TCP/IP协议中，IP地址主要分为三类：A类、B类、C类。例如某台计算机的IP地址为：202．4．143．100另一台计算机的P地址为：202．114．80．1在Internet上有成千百万台主机，每台上网的计算机都有一个IP地址，它就像你在网上的身份证，要查看自己IP地址可在Windows9x的系统中单击“开始”→运行”→敲入“winipcfg”→按回车键，就可显示自己所用的计算机的IP地址。IP地址不是随机的，它跟电话号码有些类似，即处在某一网络范围的所有计算机都有相同的地址前缀。如上例中两台计算机的地址前缀都是202，这主要是为了提高数据进行路由选择的效率。每个IP地址可以分为两个组成部分：网络号标识和主机号标识。网络号标识确定了某一主机所在的网络，主机号标识确定了在该网络中特定的主机。根据适用范围的不同，IP地址分成若干类，主要依据是网络号和主机号的数量。通常，IP地址分为三类：A类：018310网络号主机号A类IP地址用8位来标识网络号，24位标识主机号。最前面一位为“0”，这样A类IP地址所能表示的网络数范围为0～127，第一段数字范围为1～126。每个A类地址可连接16387064台主机，Internet有126个A类地址。只要见到第一段数字为1～126格式的IP地址，都属于A类地址。A类IP地址通常用于大型网络。B类：02163110网络号主机号一个B类IP地址由2个字节（16位）的网络地址和2个字节（16位）的主机地址组成，网络地址的最高位必须是“10”，因此，第一段数字范围为128～191。每个B类地址可连接64516台主机，Internet有16256个B类地址。通常，B类IP地址适用于中等规模的网络，例如各地区和网络管理中心。C类：032431110网络号主机号C类地址是由3个字节（24位）的网络地址和1个字节（8位）的主机地址组成，网络地址的最高位必须是“110”，因此第一段数字范围为192～223。例如前面所举的两例都属C类IP地址。每个C类地址可连接254台主机，Internet有2054512个C类地址。C类IP地址一般适用于校园网等小型网络。在三类IP地址中，由于A类IP地址的网络号数目有限，因此现在能够申请到的仅是B类（同样紧缺）或C类两种。当某个单位或公司申请IP地址时，实际上申请到的是一个网络号，而主机号由该单位或公司自行确定分配，只要无重复的主机号即可。除了上面三类主要的IP地址外，还有两类不常用的保留地址：D类和E类地址。D类地址用于多点播送。第一个字节以“1110”开始，第一个字节的数字范围为224～239，是多点播送地址，用于多目的地信息的传输。部分留给Internet体系结构委员会IAB作为备用。其中全零“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。E类地址：以“11110”开始，即第一段数字范围为240～254。E类地址保留，仅作实验和开发用。另外还有几种用作特殊用途的IP地址：①主机号全部设为“0”的IP地址称之为网络地址，如129．45．0．0就是B类网络地址。②主机号部分全设为“1”（即255）的IP地址称之为广播地址，如129．45．255．255就是B类的广播地址。③网络号不能以十进制“127”作为开头，在地址中数字127保留给诊断用。如127．1．1．1用于回路测试，同时网络号的第一个8位组也不能全置为“0”，全置“0”表示本地网络。网络号部分全为“0”和全部为“1”的IP地址被保留使用。近年来，随着Internet用户数目的急剧增长，可供分配的IP地址数目也日益减少。大部分B类地址均己分配，目前只有C类地址尚可分配，原有32位长度的IP地址的使用已经显得相当紧张，新的128位长度的IP地址方案将会缓解目前IP地址的紧张状况。三、子网掩码（Subnetmask）从IP的地址构造可以清楚地看出，只有有限的对全世界有用的网络地址数。如果我们拥有一个网络地址（如一个C类地址210.34.168.X），则我们只能用它来唯一标识一个物理网络，而这个网络允许最多有255个节点。如果我们有多个物理网络，每个网络中的节点数却较少，那么，我们可以采用子网的划分技术，用部分的节点数作为子网数来代替。如C类地址210.34.168.X，用节点数的前2位作为子网数，则可以区分4个子网了，而每个子网中最多可以有63个节点（节点数剩6位了）：我们用二进制来说明：11010010001000101010100000xxxxxx11010010001000101010100001xxxxxx11010010001000101010100010xxxxxx11010010001000101010100011xxxxxx那么，如何告知IP关于你对寻址规则的修改呢？那就是使用子网掩码。子网掩码用于区分IP地址的网络数部分和节点数部分，即前多少位是网络数，后多少位是节点数。方法是：与IP地址一样，也采用32位的二进制数，由两部分组成，前面一部分为全1，后面一部分为全0，1的个数表示对应的IP地址中网络数的位数，0的个数表示对应IP地址中节点数的位数。即由与IP地址对应的网络数部分全取1，节点数部分全取0组成。如IP地址210.34.168.11，即二进制11010010001000101010100000001011；子网掩码为255.255.255.0，即二进制11111111111111111111111100000000；表示IP的前三个字节（24位：210.34.168）为网络数，最后一个字节（8位：十进制11）为结点数。若子网掩码为255.255.255.192，即二进制11111111111111111111111111000000，则表示IP的前24位为网络数，接着2位为子网数，后6位为节点数了。也就是用了原节点数的前二位作为子网数了，一个网络变成四个子网，但子网内结点数的范围变小了。四、子网掩码的作用有两大功能：1）用来区分IP地址中的网络号和主机号。2）将网络分割为多个子网。子网掩码中1用来定出网络号，0用来定出主机号。A11111111000000000000000000000000255.0.0.0B11111111111111110000000000000000255.255.0.0C11111111111111111111111100000000255.255.255.0如果某台主机的IP地址为168.95.116.39，而子网掩码为255.255.0.0。将两个数据做AND运算，得出非零部分为网络号。运算如下：168.95.116.39的二进制：1010100010111111011101000010011110101000101111110111010000100111子网掩码AND11111111111111110000000000000000结果10101000101111110000000000000000所得出的值中非0的两个字段为1010100010111111就是网络号168.95，主机号为116.39，如果另一台主机的IP为168.95.120.11。那么他们是位于同一个网络区段的不同主机。子网掩码的另一个用途是将网络分割成为多个IP路由连接的子网。这样一个网络号可以服务分布于几个区域的网络。假设我们将255.255.255.224设置成子网掩码。注意最后一个224二进制为11100000。我们可以用它的高三位分割子网。共有000、001、010、011、100、101、110、111八种组合，除去000、111不用，仍然可以用来区分六个网络。第一个：00100001到0011111033到62第二个：01000001到0111111065到94第三个：01100001到0111111097到126第四个：10000001到10011110129到158第五个：10100001到10111110161到190第六个：11000001到11011110193到222这样每个子网可提供30台左右的主机。五、IP地址与物理地址的转换TCP／IP的数据链路层所连接的都是具体的物理网络，物理网络有确切的物理地址。物理网络是“不懂IP地址”的，IP地址和物理地址之间是有明显区别的。IP地址封装在IP数据报的首部，IP协议负责将IP数据报由一个网络传递到另一个网络。因此IP地址只是在网络层中使用的地址，IP地址的长度为32位。物理地址是指在一个网络中，对其内部的一台计算机进行寻址所使用的地址。通常在局域网中，物理地址固化在网卡的ROM中，所以有时也称为硬件地址。物理地址工作在网络接口层（数据链路层），其长度一般为48位。如果要将网络层中传送的IP数据报交到目的计算机，还需要传送到网络接口层，通过物理地址寻址到目的计算机。因此必须在IP地址与主机的物理地址之间进行转换。将一台计算机的32位IP地址转换成48位物理地址的过程称为地址解析。根据硬件编址方案的不同，地址解析的算法也是不同的。例如，将IP地址解析为以太网地址的方法与解析为ATM地址的方法是不同的，因为以太网编址方案与ATM编址方案不同。通常Internet中使用较多的是查表法，即在计算机中存放一个从IP地址到物理地址的映射表，并且能够经常动态更新，通过查表找到对应的物理地址。TCP／IP协议集中与IP协议配合使用的地址解析协议ARP（AddressResolutionProtocol）负责完成IP地址到物理地址的转换。网上每台计算机中都有一个ARP缓存（内存地址空间的一部门），其中装有IP地址到物理地址的映射