IP地址与子网掩码

卫生管理系主讲：田肖2024/10/21《计算机网络技术与应用》南阳医学高等专科学校第3章网络的体系结构和协议

本章详细介绍了两种了两种网络体系结构模型：OSI参考模型和TCP/IP参考模型。TCP/IP参考模型目前是业界的标准，在此基础上介绍了IP地址以及子网掩码概念与组成。

3.6IP地址与子网掩码[Return]教学目标了解:几种特殊的IP地址形式。掌握:

IP地址的组成:地址类别、网络号和主机号三个部分；划分后IP地址的组成：网络号、子网号以及主机号。3.6IP地址与子网掩码3.6IP地址与子网掩码在因特网中，为了使众多的主机能够相互识别，我们通常要给每一台主机分配一个唯一的IP地址，也称网际地址。IP地址采用的是数字表示形式，它往往会给我们带来记忆和使用上的不便。因此，在实际应用的过程中，我们还会采用另一种地址表示形式，即域名地址。3.6IP地址与子网掩码1.IP地址

IP地址是一个32位的二进制数，由地址类别、网络号和主机号三个部分组成，如图3-7所示。图3-7【IP地址组成】3.6IP地址与子网掩码1.IP地址

为了表示方便，国际上通行一种“点分十进制表示法”：即将32位地址分为4段，每段8位，组成一个字节，每个字节用一个十进制数表示。每个字节之间用点号“.”分隔。这样，IP地址就表示成了以点号隔开的四个数字，每组数字的取值.范围是0~255（（即一个字节表示的范围如图3-8所示）。

图3-8【点分十进制表示法】IP地址分成五类：A类、B类、C类、D类和E类，详细结构如图3-9所示。图3-9【IP地址分类】3.6IP地址与子网掩码2分类IP地址2分类IP地址3.6IP地址与子网掩码传统的因特网采用分类IP地址。它定义了五类IP地址：A类、B类、C类、D类和E类。如图3-3所示。2分类IP地址3.6IP地址与子网掩码

（1）A类地址

A类地址网络号占一个字节，主机号占三个字节，并且第一个字节的最高位为0，用来表示地址是A类地址，因此，A类地址的网络数为27（128）个，每个网络包含的主机数为224（16777216）个，A类地址的范围是0.0.0.0～127.255.255.255。由于网络号全为0和全为1保留用于特殊目的，所以A类地址有效的网络数为126个，其范围是1～126。另外，主机号全为0和全为1也有特殊作用，所以每个网络号包含的主机数应该是224-2（16777214）个。因此，一台主机能使用的A类地址的有效范围是：1.0.0.1～126.255.255.254。3.6IP地址与子网掩码2分类IP地址（2）B类地址

B类地址网络号、主机号各占两个字节，并且第一个字节的最高两位为10，用来表示地址是B类地址，因此B类地址网络数为214个（实际有效的网络数是214-2），每个网络号所包含的主机数为216个（实际有效的主机数是216-2）。B类地址的范围为128.0.0.0～191.255.255.255，与A类地址类似（网络号和主机号全0和全1有特殊作用），一台主机能使用的B类地址的有效范围是：128.1.0.1～191.254.255.254。2分类IP地址3.6IP地址与子网掩码128～191（3）C类地址

C类地址网络号占三个字节，主机号占一个字节，并且第一个字节的最高三位为110，用来表示地址是C类地址，因此C类地址网络数为221（实际有效的为221-2）个，每个网络号所包含的主机数为256（实际有效的为254）个。C类地址的范围为192.0.0.0～223.255.255.255，同样，一台主机能使用的C类地址的有效范围是：192.0.1.1～223.255.254.254。2分类IP地址3.6IP地址与子网掩码192～223（4）D类地址

D类地址用于多播，多播就是同时把数据发送给一组主机，只有那些已经登记可以接收多播地址的主机，才能接收多播数据包。D类地址的范围是224.0.0.0～239.255.255.255。（5）E类地址

E类地址为将来预留的，同时也可以用于实验目的，它们不能被分。2分类IP地址3.6IP地址与子网掩码网络类型第1字节范围可用网络号范围最大网络数每个网络中的最大主机数A1～1261～126126（27-2）16777214（224-2）B128～191128.0～191.25516384（214）65534（216-2）C192～223192.0.0～223.255.2552097152（221）254（28-2）表3-3IP地址的使用范围3.6IP地址与子网掩码2分类IP地址

划分子网的原因主要有以下几点：（1）A类网络和B类网络的地址空间都很大，不进一步进行划分，很难得到有效的利用。（2）将一个大的网络划分为多个与单位的部门相对应的小的网络更便于进行管理。（3）通过使用路由器连接子网，可以隔离广播和通信，减少网络拥塞。（4）出于安全方面的考虑，希望利用子网技术将管理网络和服务网络分开。（5）由于历史的原因和应用的需要使得一个单位可能拥有不同的物理网络，利用子网技术可以方便地实现互联。

3.子网的划分

3.6IP地址与子网掩码划分子网的方法是将IP地址的主机号部分划分成两部分，拿出一部分来标识子网，另一部分仍然作为主机号。带子网标识的IP地址结构如图3-9所示。3.6IP地址与子网掩码3.子网的划分

划分后IP地址由三部分组成：网络号、子网号以及主机号。因此，IP地址可以表示为：

IP-address::={<Network-number>，<Subnet-number>，<Host-number>}3.6IP地址与子网掩码3.子网的划分

IP地址的网络号加子网号可以惟一地标识一个子网，因此，我们将这两部分合起来再加上为“0”的主机号部分称为子网地址。在未划分子网时，我们可以根据网络的类别（由IP地址的第一个字节确定）得到网络号和主机号的长度。在划分子网后，我们如何知道网络号、子网号以及主机号的长度呢？为此，TCP/IP采用了子网掩码。3.6IP地址与子网掩码3.子网的划分

图3-10【子网的划分】

子网掩玛（SubnetMask）也是一个“点分十进制”表示的32位二进制数，通过子网掩码，可以指出一个IP地址中的哪些位对应于网络地址（包括子网地址）、哪些位对应于主机地址。对于子网掩码的取值，通常是将对应于IP地址中网络地址（网络号和子网号）的所有位都设置为“1”，对应于主机地址（主机号）的所有位都设置为“0”。TCP/IP协议使用子网掩码判断目的主机是位于本地子网，还是位于远程子网。3.6IP地址与子网掩码3.子网的划分

获得子网地址的方法是将子网掩码和IP地址进行按位“与”运算。如图3-10所示。3.6IP地址与子网掩码3.子网的划分

究竟拿出多少比特作为子网号来标识子网，取决于子网的数量和子网的规模。各类网络的主机号的比特数用p表示，如果从p比特主机号中拿出m比特来划分子网，则剩下n=p-m比特用于标识主机。A类网络：p=24B类网络：p=16C类网络：p=8Pnm网络号子网号主机号3.6IP地址与子网掩码3.子网的划分

m比特可以标识2m个子网，但一般不建议使用m比特子网号为全“0”和全“1”的子网，原因是有些路由协议并不同时发布网络地址和子网掩码。这样，m比特实际可以划分2m-2个可用的子网。n比特可以标识2n台主机，但n比特为全“0”时用于标识子网，为全“1”时用于表示子网广播地址。这样，n比特主机号实际可以标识2n-2台主机。 以B类网络172.16.0.0为例

当m=1时，第三字节的最高位拿出来划分子网。此时子网掩码为255.255.128.0，两个子网为：

172.16.0.0 （10101100000100000000000000000000子网号:0）

172.16.128.0（10101100000100001000000000000000子网号:1）这两个子网皆不建议使用。3.6IP地址与子网掩码3.子网的划分

当m=2时，第三字节的最高两位拿出来划分子网。此时子网掩码为255.255.192.0，四个子网为：

172.16.0.0 （10101100000100000000000000000000 子网号：00）

172.16.64.0 （10101100000100000100000000000000 子网号：01）

172.16.128.0 （10101100000100001000000000000000 子网号：10）

172.16.192.0 （10101100000100001100000000000000 子网号：11）当m=8时，可以划分为256个子网。172.16.0.0，172.16.1.0，…，172.16.255.0。子网掩码为255.255.255.03.6IP地址与子网掩码3.子网的划分

通常规划一个网络时划分子网的步骤如下：（1）确定需要多少个子网号来惟一标识每一个子网。（2）确定需要多少个主机号来标识每个物理网络(子网)上的每台主机。（3）综合考虑子网数和子网中的主机数后，确定一个符合要求的子网掩码。（4）确定标识每个子网的网络号。（5）确定每个子网上可以使用的主机号的范围。3.6IP地址与子网掩码3.子网的划分

缺省情况下，A、B、C三类网络的掩码如表3-4所示。表3-4默认的子网掩码地址类型点分十进制数子网掩码的二进制位A255.0.0.011111111000000000000000000000000B255.255.0.011111111111111110000000000000000C255.255.255.011111111111111111111111100000000

子网掩码的作用是判断信源主机和信宿主机是否在同一网段上，方法是把信源主机地址和信宿主机分别与所在网段的子网掩码进行二进制“与”运算，如果产生的两个结果相同，则在同一网段；如果产生的结果不同，则两台主机不在同一网段，这两台计算机要进行相互访问时，必须通过一台路由器进行路由转换。3.6IP地址与子网掩码4.几种特殊的IP地址形式

1．网络地址由一个有效的网络号和一个全“0”的主机号组成，用来表示某一个具体的网络。例如：一台IP地址为202.103.225.68的主机，其网络地址为202.103.225.0，它的主机号为44。2．广播地址（1）直接广播地址：由一个有效的网络号和一个全“1”的主机号构成，其作用是因特网的主机向网络号所指向的网络广播信息。例如：202.103.225.255是网络号为202.103.225.0的网络的广播地址。（2）有限广播地址：32位全为“1”的IP地址（255.255.255.255），用于本网（或本子网）广播。3.6IP地址与子网掩码3．回环地址

A类网络的网络号为127（即01111111）的IP地址，是保留地址，可作为本地软件回环测试本主机之用，叫做回环地址。即在127.0.0.0～127.255.255.255之间，除了主机号为全0（127.0.0.0）或主机号为全1（127.255.255.255）以外都是可用的回环地址。因此，含有网络号127的数据报不可能出现在任何网络上。3.6IP地址与子网掩码网络号主机号源地址使用目的地址使用代表的含义00可以不可以在本网络上的本主机0主机号可以不可以在本网络上的某个主机全1全1不可以可以只在本网络上进行广播（各路由器均不转发）网络号全1不可以可以对网络号上的所有主机进行广播127任何数可以可以用作本地软件的回环地址表3-6一般不使用的特殊IP地址[Return]4．专用地