2010年10月25日 星期一

認識IP位址與子網路遮罩衍生用法

IP地址介紹

眾所周知,在電話通訊領域中,撥打電話首先要知道對方的電話號碼,在整個電話網絡中,號碼是唯一的。同樣的道理,在電腦網路中,每台電腦也要有一個類似於電話號碼的識別碼,它被稱為IP地址。

在電腦領域裏電信號都用0或1來表示和識別,不論是電腦內部通信或者在網路中傳輸一個檔案,對於硬體來說它都是由一連串的0和1的代碼組成。例如下載一個MP3檔案時,網路設備和電腦所接受到的資訊實質上就是一長串0和1的代碼,像00000100011111100000111100001010101010000。

當然IP位址也不例外,網路設備分析IP位址時也是通過0、1代碼來識別。當今IP位址使用v4版本,該版本的IP位址由32位0、1代碼組成,採用二進位法則,也可以稱為32比特,例如11000000101010000000000100000001。這麼長的位址記憶起來非常困難,所以人們用“點分十進位”來表示IP位址,將32位代碼分成4組每組8位,中間用“ .”分隔,所以上述代碼就可以寫成11000000.10101000.00000001.00000001,之後用十進位法則將4組8位元代碼用數字來表示,它就變成192.168.1.1。這樣就容易我們記憶了。其中每組8位元代碼稱為一個位元組,一段IP位址由4個位元組組成。

那麼根據這些特性,IP位址的總體範圍位於32位0和32位1之間,即0.0.0.0~255.255.255.255。這就構成了現有互聯網的整體IP位址範圍。當然這些位址不能隨意、淩亂的分配,我們還要把它們具體的劃分。


IP地址的分類

整個32位元的IP位址由兩部分組成:網路位址和主機位址。網路位址表示網路中的某一個網段,主機位址表示網段上的某一個主機。IP地址共分為五類

A類:第一位比特位元為0,第一個位元組為網路位址,位址範圍從1.X.X.X~127.X.X.X,其中127.X.X.X是保留位址用於測試,所以實際可用A類位址為1.X.X.X~126.X.X.X。

B類:前兩位比特位為10,前兩個位元組為網路位址,位址範圍從128.X.X.X~191.X.X.X。

C類:前三位比特位為110,前三個位元組為網路位址,位址範圍從192.X.X.X~223.X.X.X。

D類:前四位比特位為1110,地址範圍從224.X.X.X~239.X.X.X。

E類:前四位比特位為1111,地址範圍從240.X.X.X~254.X.X.X。

以255開頭的IP地址用於廣播,也就是子網路遮罩,將在文章後面向大家講述。

在互聯網中常用的IP地址類型只有A、B、C三類,但也不是所有的地址都能用於公網。有一種IP位址被稱為私有位址,用在局域網中,用來識別局域網電腦,這類位址不能用在公共網路中。

A類私有地址:10.0.0.0~10.255.255.255

B類私有地址:172.16.0.0~172.31.255.255

C類私有地址:192.168.0.0~192.168.255.255

我們可以看到C類私有位址非常熟悉,它是我們組建局域網最常用的位址段。當然局域網IP位址也可以用10段和172段,但這兩個網路大多數人並不熟悉,所以很少人使用。



劃分子網

劃分子網這個辭彙出現的比較被動,它是為了解決A、B類網址利用率不高的問題,它的優點是可以更高效率的利用某個網段,但它同樣有缺點,那就是浪費更多的位址。

為什麼說浪費地址呢?筆者來舉例說明。例如一個局域網IP位址段為192.168.0.0~192.168.0.255,一共有256個位址,但是192.168.0.0用來表示整個網段,192.168.0.255為這個網段的廣播位址。所以在256個位址中,實際能分配給電腦用的位址只有254個,也就是說每個網段可用的位址數量=網段位址總數量-2。

如果將192.168.0.X這個網段再劃分成兩個網段,那麼第一個網段的地址範圍就是192.168.0.0~192.168.0.128,第二個網段的地址範圍是192.168.0.129~192.168.0.255。每個網段都要去掉首尾兩個位址,如此算來192.168.0.X這個網段為了劃分成兩個網段共損失了4個地址。

但是劃分子網的優勢也很明顯,例如A類位址第一個位元組為網路位址,剩下3個位元組都是主機位址,那麼A類位址的主機位址數一共是255×255×255=16581375個,這麼多的主機是不可能處在同一個物理網路中的,這時我們可以劃分子網把每個子網分配到不同的地區來使用,提高了A類位址的利用率。


子網路遮罩

提到了劃分子網,就不能不提子網路遮罩,也稱為廣播位址,它在劃分子網的過程中起著至關重要的作用。上面已經說了,子網路遮罩是以255開頭,A類地址的通用子網路遮罩為255.0.0.0,B類子網路遮罩為255.255.0.0,C類子網路遮罩為255.255.255.0。如果四個位元組都為255,它就是所有IP位址的廣播地址。

子網路遮罩也有規則,拿C類子網路遮罩為例,轉化為二進位就表示為11111111.11111111.11111111.00000000,所有1或0都必須是連續的,而不能寫成11111111.11100000.11111000.00001111。A類和B類地址也是如此。

另外,不可以選取任一子網路遮罩用於任何別的位址上。一些遮罩對某些類別的位址是有效的,而對其他類別是無效的。例如255.255.0.0對A類和B類網路是有效的,但對於C類網路是無效遮罩。

那麼如何使用子網路遮罩來劃分網段呢。


子網路遮罩

這些子網路遮罩都是C類的子網路遮罩,其中255.255.255.0是標準的C類子網路遮罩,其餘遮罩值都是它的擴展。當把192.168.0.0這個網段劃分為兩個子網時,我們就不能再用標準的子網路遮罩了,在配置IP位址時就要填入如下資訊。


IP位址配置

子網路遮罩的好處就是可以將一個網段劃分成若干個子網,不同子網之間是互相獨立的,在沒有路由的情況下不能互相通信,即使他們處於同一個物理網路也不行。


總結

利用子網路遮罩進行子網劃分在A、B類IP位址中的效率要比C類 位址高的多,但在一個企業中,主機的數量一般不會達到上千,而管理員還想使各個部門的網路互相獨立,那最好的辦法就是進行子網劃分。在劃分子網之前要做好 規劃,確定子網的主機數量,還要留有備用的主機位址。子網路遮罩的值是固定的幾種,不能隨意的定義,所以在建網的時候要謹慎使用。

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