半小时掌握IP知识，理解了才是自己的。

一、IP地址概念

IP地址是一个32位的二进制数，它由网络ID和主机ID两部份组成，用来在网络中唯一的标识的一台计算机。网络ID用来标识计算机所处的网段；主机ID用来标识计算机在网段中的位置。IP地址通常用4组3位十进制数表示，中间用“.”分隔。比如，192.168.0.1。
补充[IPv6]：前面所讲的32位IP地址称之为IPv4，随着信息技术的发展，IPv4可用IP地址数目已经不能满足人们日常的需要，据权威机构预测到2010年要充分应用信息技术，每个人至少需要10个IP地址，比如：计算机、笔记本、手机和智能化冰箱等。为了解决该问题开发了IPv6规范，IPv6用128位表示IP地址，其表示为8组4位16进制数，中间为“：”分隔。比如，AB32:33ea:89dc:cc47:abcd:ef12:abcd:ef12。

二、IP地址分类

为了方便IP寻址将IP地址划分为A、B、C、D和E五类，每类IP地址对各个IP地址中用来表示网络ID和主机ID的位数作了明确的规定。当主机ID的位数确定之后，一个网络中是多能够包含的计算机数目也就确定，用户可根据企业需要灵活选择一类IP地址构建网络结构。

A类地址用IP地址前8位表示网络ID，用IP地址后24位表示主机ID。A类地址用来表示网络ID的第一位必须以0开始，其他7位可以是任意值，当其他7位全为0是网络ID最小，即为0；当其他7位全为1时网络ID最大，即为127。网络ID不能为0，它有特殊的用途，用来表示所有网段，所以网络ID最小为1；网络ID也不能为127；127用来作为网络回路测试用。所以A类网络网络ID的有效范围是1-126共126个网络，每个网络可以包含224-2台主机。

B类地址用IP地址前16位表示网络ID，用IP地址后16位表示主机ID。B类地址用来表示网络ID的前两位必须以10开始，其他14位可以是任意值，当其他14位全为0是网络ID最小，即为128；当其他14位全为1时网络ID最大，第一个字节数最大，即为191。B类IP地址第一个字节的有效范围为128－191，共16384个B类网络；每个B类网络可以包含216-2台主机（即65534台主机）。

C类地址用IP地址前24位表示网络ID，用IP地址后8位表示主机ID。C类地址用来表示网络ID的前三位必须以110开始，其他22位可以是任意值，当其他22位全为0是网络ID最小，IP地址的第一个字节为192；当其他22位全为1时网络ID最大，第一个字节数最大，即为223。C类IP地址第一个字节的有效范围为192－223，共2097152个C类网络；每个C类网络可以包含28-2台主机（即254台主机）。

D类D类地址用来多播使用，没有网络ID和主机ID之分，D类IP地址的第一个字节前四位必须以1110开始，其他28位可以是任何值，则D类IP地址的有效范围为224.0.0.0到239.255.255.255。
E类E类地址保留实验用，没有网络ID和主机ID之分，E类IP地址的第一字节前四位必须以1111开始，其它28位可以是任何值，则E类IP地址的有效范围为240.0.0.0至255.255.255.254。其中255.255.255.2555表示广播地址。

在实际应用中，只有A、B和C三类IP地址能够直接分配给主机，D类和E类不能直接分配给计算机。

三、网络ID、主机ID和子网掩码

网络ID用来表示计算机属于哪一个网络，网络ID相同的计算机不需要通过路由器连接就能够直接通信，我们把网络ID相同的计算机组成一个网络称之为本地网络（网段）；网络ID不相同的计算机之间通信必须通过路由器连接，我们把网络ID不相同的计算机称之为远程计算机。
当为一台计算机分配IP地址后，该计算机的IP地址哪部份表示网络ID，哪部份表示主机ID，并不由IP地址所属的类来确定，而是由子网掩码确定。子网确定一个IP地址属于哪一个子网。
子网掩码的格式是以连续的255后面跟连续的0表示，其中连续的255这部份表示网络ID；连续0部份表示主机ID。比如，子网掩码255.255.0.0和255.255.255.0。
根据子网掩码的格式可以发现，子网掩码有0.0.0.0、255.0.0.0、255.255.0.0、255.255.255.0和255.255.255.255共五种。采用这种格式的子网掩码每个网络中主机的数目相差至少为256倍，不利于灵活根据企业需要分配IP地址。比如，一个企业有2000台计算机，用户要么为其分配子网掩为255.255.0.0，那么该网络可包含65534台计算机，将造成63534个IP地址的浪费；要么用户为其分配8个255.255.255.0网络，那么必须用路由器连接这个8个网络，造成网络管理和维护的负担。
网络ID是IP地址与子网掩码进行与运算获得，即将IP地址中表示主机ID的部份全部变为0，表示网络ID的部份保持不变，则网络ID的格式与IP地址相同都是32位的二进制数；主机ID就是表示主机ID的部份。
例题1：IP地址：192.168.23.35 子网掩码：255.255.0.0
        网络ID:192.168.0.0 主机ID:23.35
例题2：IP地址:192.168.23.35 子网掩码：255.255.255.0
       网络ID:192.168.23.0 主机ID:35

四、子网和CIDR

将常规的子网掩码转换为二进制，将发现子网掩格式为连续的二进制1跟连续0，其中子网掩码中为1的部份表示网络ID，子网掩中为0的表示主机ID。比如255.255.0.0转换为二进制为11111111 11111111 00000000 00000000。
在前面所举的例子中可不可以不用连续的1部份表示网络ID，连续的0部份表示主机ID呢？答案是肯定的，采用这种方案的IP寻址技术称之为无类域间路由（CIDR）。CIDR技术用子网掩码中连续的1部份表示网络ID，连续的0部份表示主机ID。比如，网络中包含2000台计算机，只需要用11位表示主机ID，用21位表网络ID，则子网掩码表示为11111111.11111111.11100000.00000000，转换为十进制则为255.255.224.0。此时，该网络将包含2046台计算机，既不会造成IP地址的浪费，也不会利用路由器连接网络，增加额外的管理维护量。
CIDR表示方法：IP地址/网络ID的位数，比如192.168.23.35/21，其中用21位表示网络ID。
例题1：192.168.23.35/21
子网掩码：11111111 11111111 11111000 00000000则为255.255.248.0
   网络ID：192.168.00010111.0（其中第三个字节红色部分表示网络ID，其他表示主机ID，网络ID是表示网络ID部份保持不变主机ID全部变为0）则网络ID为192.168.16.0
起始IP地址：192.168.16.1（主机ID不能全为0，全为0表示网络ID最后一位为1）
结束IP地址：192.168.00010111.11111110（主机ID不能全为1，全为1表示本地广播）则结束IP地址为：192.168.23.254。
例题2：将163.135.0.0划分为16个子网，计算前两个子网的网络ID、子网掩码、起止IP地址。
第1步：用CIDR表示163.135.0.0/20，则子网掩码为255.255.240（11110000）.0。
第2步：第一网络ID（子网掩码与IP地址与运算）：163.135.0.0
    第一个IP地址：163.135.0.1 结束IP地址：163.135.15.254；
第3步：第二网络ID：163.135.16.0
        第一个IP地址：163.135.16.1 结束IP地址：163.135.31.254。

五、子网掩码和网络ID的快速计算方法

CIDR的子网掩码都是连续的1跟连接的0表示，则子网掩码有以下几种表示方法：
0000 0000   0
1000 0000   128
1100 0000   128＋64＝192
1110 0000   128＋64＋32＝224
1111 0000   255－15＝240
1111 1000   255－7＝248
1111 1100   255－3＝252
1111 1110   255－1＝254
1111 1111   255

大家都知道11111111的十进制数为255，那么我们怎么来快速计算子网掩码呢？二进制的1=1，11=3，111＝7，1111=15；那么1111 1110=255-1，1111 1100=255-3，1111 1000=255-8，1111 0000=255-15这样是不是就很快呢？只要我们一旦确定子网掩码中有多少位表示网络ID，那么我们马上就可以写出子网掩码了。那么，对于1000 0000，1100 0000和1110 0000 我们又该怎么计算呢？27=8则1000 0000=128，1100 0000=128+64，1110 0000=128+64+32，所以我们不需要去记住每一个为多少，只需要做做简单的加减法就搞定子网掩码的计算。

网络ID的结果大家都知道网络ID部份不变，主机ID部分全部变为0，那么在计算网络ID时，首先看子网掩码中有多少位用来表示网络，相应在将IP地址转换为二进制时就只转换前面几位，比如192.168.176.15/19，网络ID一共19位，则网络ID前两个字节为192.168.X.0发生变化的为第三个字节。那么怎样快速计算出这个变化的X的值呢？我们知道第三字节只有三位表示网络ID，转换时176>128，第1位为1,176－128＝48＜64，第2位为0,48＞32第3位为1，剩下的计算就没有意义了，全都要转换为0，则网络ID为10100000，则网络ID为192.168.160.0，这样计算反而出错的可能性很小。

六、本地和远程网络概念

网络ID相同的计算机称之为本地网络，本地网络中的计算机相互通信不需要路由器连接；网络ID不相同的计算机称之为远程网络，远程网络中的计算机要相互通信必须通过路由器连接。
例题：192.168.10.14/28，192.168.10.15/28，192.168.10.16/28，192.168.10.31/28哪些是合法IP，哪些是非法IP地址？
主机ID全为0和主机ID全为1的为非法IP地址：192.168.10.15/28、192.158.10.16/28、192.168.10.31/28都是非法IP地址。
例题：192.168.10.14/28，192.168.10.15/28，192.168.10.16/28哪个不是同一网段？
网络ID相同的就属于同一网段，则192.168.10.16/28不属于同一网段。

七、子网数和主机数的计算方法

例题：172.168.34.56/20，一共划分为了多少个子网，各子网可以包含多少台主机。
172.168.34.56是一个B类地址，B类地址用16位表示网络ID，题目中20位表示网络ID，则子网位数为4位，那么子网就有24次个（即从0000、0001到1111的16种变化）。
由于IP地址是32位，用20位表示网络ID，则主机ID的位数为12位，则每个子网可以包含212－2个IP地址，即可以包含4096个IP地址。
注意：为什么计算IP地址时要减2，而计算子网数目时不减2呢？IP地址减2的原因是主机ID不能全为0也不能全为1；子网就不存在这个问题。

八、公共IP和私有IP地址

IP地址由IANA（Internet地址分配机构）管理和分配，任何一个IP地址要能够在Internet上使用就必须由IANA分配，IANA分配的能够在Internet上正常使用的IP地址称之为公共IP地址；IANA保留了一部份IP地址没有分配给任何机构和个人，这部份IP地址不能在Internet上使用，此类IP地址就称之为私有IP地址。为什么私有IP地址不能在Internet上使用呢？因为Internet上没有私有IP地址的路由。私有IP地址范围包括：
A类：10.0.0.0/8
B类：172.16.0.0/12 即172.16.0.1-172.31.255.254共16个B类网络
C类：192.168.0.0/16即192.168.0.1-192.168.255.254共256个C类网络

九、路由概念、Ping、Ipconfig、Route和Tracert命令

通过路由器将数据从一个网络传输到另一个网络称之为路由。路由选择负责在网络中选择一段最优先的路径将数据传输到目的网络，路由选择的基础和依据是路由表，路由表由目的网络ID、子网掩码、网关、接口和计费组成，通过route print可查看计算机的路由表。
Ping命令三种结果                                Ipconfig命令                                Tracert命令
目的地不可到达：路由表无目的地记录
超时：网关设置错有路由表记录
Ping通过：正常

第1题：某校园网的地址是202.100.192.0/18，要把该网络分成30个子网，则子网掩码应该是( )？每个子网可分配的主机地址数是( )？
      解答思路：IP信息中的/18表示子网掩码中从左到右数有18个1，那就说明在默认情况下就有32-18=14个比特位为主机位所用。但是要把这个网络分成30个子网，得向主机位借用多少个比特位呢？设借用x位，于是我们可以用2^x-2>=30[表示2的x次方减2大于或等于30]，得到x至少应该等于5。至此，算出了借用的比特位数，加上默认的18个1，划分子网后的子网掩码就应该是23个1了。所以，第一空的答案就出来了[等于255.255.254.0]。算出了第一空，第二空也就一目了然了。由2^(32-23)-2=2^9-2算出每个子网中可用主机数为510台。
     
     第2题：有4个子网：10.1.201.0/24、10.1.203.0/24、10.1.207.0/24和10.1.199.0/24，经路由汇聚后得到的网络地址是( )？
     解题思路：这一题主要考查的是IP中CIDR(无类别域间路由)知识点的内容。既然说是要汇聚，意思就是要消除子网，换句话来说就是把多个子网整合成一个子网！我们知道，要想判断两个IP或多个IP是否属于同一个网段，就是看它们与自己对应的子网掩码进行逐位'与'运算后得到的子网ID是否是一样来决定的。所以，我们先把这四个不同子网的二进位和它们所对应的掩码的二进位全部画出来，想尽办法让它们一样就行。

10.1.201.0    =    00001010.00000001.11001001.00000000
10.1.203.0    =    00001010.00000001.11001011.00000000
10.1.207.0    =    00001010.00000001.11001101.00000000
10.1.199.0    =    00001010.00000001.11000111.00000000
---------------------------------------------------------------------------
/24                =    11111111.11111111.11111111.00000000
===============================================
10.1.201.0    =    00001010.00000001.11001001.00000000
10.1.203.0    =    00001010.00000001.11001011.00000000
10.1.207.0    =    00001010.00000001.11001101.00000000
10.1.199.0    =    00001010.00000001.11000111.00000000
---------------------------------------------------------------------------
结果：                00001010.00000001.1100XXXX.00000000
子网掩码：        11111111.11111111.1111XXXX.00000000

        通过比较和运算结果我们可以分析出，只要把这四个子网IP的二进位不同的地方(4个X)都改为0(给主机位用)，那就能使它们汇聚成一个子网了。这样便可以算出新的子网掩码中从左到右连续的1的个数为24-4=20位，这时再用任意一个网段的IP(因为现在都在同一个子网中了，所以用哪个都一样)，如10.1.201.0和新的子网掩码/20进行逐位'与'运算，算出新的网段IP！如下：

10.1.201.0    =    00001010.00000001.11001001.00000000
---------------------------------------------------------------------------
/20              =      11111111.11111111.11110000.00000000
===============================================
                        00000010.00000001.11000000.00000000
              ==>                  10.1.192.0

所以，此题答案所填应该为 10.1.192.0/20

CCNA考试中，还有一种题型，要你根据每个网络的主机数量进行子网地址的规划和计算子网掩码。这也可按上述原则进行计算。比如一个子网有10台主机，那么对于这个子网就需要10＋1＋1＋1＝13个IP地址。（注意加的第一个1是指这个网络连接时所需的网关地址，接着的两个1分别是指网络地址和广播地址。）13小于16（16等于2的4次方），所以主机位为4位。而256－16＝240，所以该子网掩码为255.255.255.240.

　　如果一个子网有14台主机，不少同学常犯的错误是：依然分配具有16个地址空间的子网，而忘记了给网关分配地址。这样就错误了，因为14＋1＋1＋1 ＝17 ，大于16，所以我们只能分配具有32个地址（32等于2的5次方）空间的子网。这时子网掩码为：255.255.255.224.

1.Subnet_block指可分配子网块大小，表示在某一子网掩码下子网的块数。

　　2.Subnet_num是可分配子网数，指可分配子网块中要剔除首、尾两块，是某一子网掩码下可分配的实际子网数量。Subnet_num =Subnet_block－2.

　　3.IP_block指每个子网可分配的IP地址块大小。

　　4.IP_num指每个子网实际可分配的IP地址数。因为每个子网的首、尾IP地址必须保留（一个为网络地址，一个为广播地址），所以它等于IP_block－2，IP_num也用于计算主机块。

　　5.M指子网掩码。

　　表示上述变量关系的公式如下：

　　M=256－IP_block

IP_block=256/Subnet_block

   或Subnet_block=256/IP_block

        IP_num=IP_block－2

   Subnet_num=Subnet_block－2.

　　6.2的幂数。大家要熟练掌握28（256）以内的2的幂代表的十进制数（如128=27、64=26等），这样可以使我们立即推算出Subnet_block和IP_block的数目。

　　三、举例说明

　　现在，通过举一些实际例子，大家可以对子网掩码和主机块的十进制算法有深刻的了解。

　　1.已知所需子网数12，求实际子网数。

　　这里实际子网数指Subnet_num，由于12最接近2的幂为16（24），即Subnet_block=16，那么Subnet_num=16－2=14，故实际子网数为14.

　　2.已知一个B类子网的每个子网主机数要达到60×255个（约相当于X.Y.0.1～X.Y.59.254的数量），求子网掩码。

　　首先，60接近2的幂为64（26），即IP_block=64；其次，子网掩码M=256－IP_block=256－64=192，最后由子网掩码格式B类是255.255.M.0得出子网掩码为255.255.192.0.

　　3.如果所需子网数为7，求子网掩码。

　　7最接近2的幂为8，但8个Subnet_block因为要保留首、尾2个子网块，即 8－2=6< 7，并不能达到所需子网数，所以应取2的幂为16，即Subnet_block=16.因为IP_block=256/Subnet_block= 256/16=16，所以子网掩码M=256－IP_block=256－16=240.

　　4.已知网络地址为211.134.12.0，要有4个子网，求子网掩码及主机块。

　　由于211.Y.Y.Y是一个C类网，子网掩码格式为255.255.255.M，又知有4个子网，4接近2的幂是8（23），所以 Subnet_block=8，Subnet_num=8－2=6，IP_block=256/Subnet_block=256/8=32，子网掩码M =256－IP_block=256－32=224，故子网掩码表示为255.255.255.224.又因为子网块的首、尾两块不能使用，所以可分配6 个子网，每个子网有32个可分配主机块，即32～63、64～95、96～127、128～159、160～191、192～223，其中首块（0～31）和尾块（224～255）不能使用。

　　由于每个子网块中的可分配主机块又有首、尾两个不能使用（一个是子网网络地址，一个是子网广播地址）， 所以主机块分别为33～62、65～94、 97～126、129～158、161～190及193～222，因此子网掩码为255.255.255.224，主机块共有6段，分别为 211.134.12.33～211.134.12.62、211.134.12.65~211.134.12.94、 211.134.12.97～211.134.12.126、211.134.12.129～211.134.12.158、 211.134.12.161～211.134.12.190及211.134.12.193～211.134.12.222.用户可以任选其中的4段作为4个子网。

　　总之，只要理解了公式中的逻辑关系，就能很快计算出子网掩码，并得出可分配的主机块。(