在弱电工程中,从模拟时代到现在的数字时代,我们经常会接触到IP地址,包括经常使用计算机时填写固定IP地址,比如本地IP地址192 . 168 . 1 . 5;口罩255 . 255 . 255 . 0;***192.168.1.1,这些IP地址是怎么产生的?今天我们来说说TCP/IPV4的IP地址是怎么算出来的。
首先,这个IP是A类、B类还是C类并不重要,是哪个类IP对于解题没有任何意义,因为在很多题中,B类掩码是和A类或者C类网络一起出现的。不要把这当成错误,这是常有的事。
其次,你应该掌握以下知识:
一、明确”子网”的含义:
子网就是把一个大网络分成几个小网络,每个小网络的IP地址数量都是一样的。这个小网络叫做这个大网络的子网。该网可以是A类网(A类网)、B类网或C类网。
(1)、二进制数转化为十进制数。
(这里顺便提一下二进制数转换成十进制数的问题:
当不涉及IP地址时,二进制到十进制的转换由”低功耗加法”,但是说到IP地址(除了计算广播地址的时候,在计算广播地址的时候还是用的”低功耗加法”)的二进制到十进制的转换不能用这种方式,而是直接用2的n次方的方法来转换:
比如不涉及IP地址的计算时,二进制数111转换成十进制,采用的方法是(2的2次方+2的1次方+2的0次方,即4+2+1),得到的结果是十进制数7。但是在计算IP地址的时候,二进制到十进制的转换是不能这样做的。当二进制111转换成十进制时,有几个”1″,表示为2的幂,这里是三”1″,就是2的三次方,也就是在计算IP地址的时候,把二进制的111转换成十进制,就是2的三次方,2的三次方的结果就是8。)
(2)网络总数和可用数量
A类网络的数量是2的7次方,即128。根据网络规范,128个网络中的第一个和最后一个应该删除,因此可用的A类网络数量为126个。
B类网络的数量是2的14次方,即16384。根据网络规范,16,384的第一个和最后一个应该删除,因此可用的B类网络数量为16,382。
C类网络的数量是2的21次方,即2097152。根据网络规范,16,384的第一个和最后一个应该删除,因此可用的C类网络数量为2,097,150。
(3)、网络的总IP数和可用IP地址数
每个A类网络(A类网络)包含2的24次方个IP地址,即16,777,216个IP地址;每个B类大型网络包含2的16次方个IP地址,即65536个IP地址;每个C类网络包含2的8次方个IP地址,即256个IP地址。可用IP地址的数量是通过从总IP地址中减去2得到的。
如果将一个B类大型网络划分为32个小型网络,那么每个小型网络的IP地址数为65536/32 = 2048;如果把C类大网分成32个小网,那么每个小网的IP地址数就是256/32=8。
第二,明确”面具”的含义:
掩码的作用是告诉计算机把”Net & # 8221多少分为”小网”!很多书上说,掩码是用来确定IP地址所在的网络号,以及确定另一个IP是否和当前IP在同一个子网。也没错,但是做题对我们来说意义不大。我们明确一下:***sk的作用是告诉电脑把”Net & # 8221多少分为”小网”!掩码是确定子网数量的基础!
第三,定义十进制数和8位二进制数的转换。
做这类题,你要能在脑子里把255以内的十进制数转换成相应的二进制数。可以参考这个公式表(第一行是二进制,第二行是十进制):
1 1 1 1 1 1 1 1
128 *** 32 16 8 4 2 1
你可以看到:
左起第一行的第一个二进制1对应于十进制128。
第一行左边的第二个1对应于小数***。
第一行左起第三个1对应于小数32。
第一行左起第四个1对应于十进制16。
第一行左起第五个1对应于十进制8。
第一行左起第六个1对应于十进制4。
第一行左起第七个1对应于十进制2。
第一行左起第八个1对应于十进制1。
记住这些关系,这是十进制转换的基础!
比如十进制数133转换成二进制,你可以这样想:因为133和128比较接近,又因为公式表中左起第一个二进制数1代表128,你可以马上确定最左边的位要转换成8位二进制数,设置为1。接下来我们看到133和128的差只有5,5是4和1的和,4和1分别对应公式表中左起第6位和第8位。因此,十进制133到8位二进制表示的转换是10000101,对应如下:
1 0 0 0 1 0 1 0 1(二进制133)
28 0 0 0 0 4 0 1(十进制133)
将255以内的十进制数转换为8位二进制数的其他方法也类似。
第四,牢记各种网络的默认掩码。
A类网络默认掩码为255.0.0.0,翻译成二进制
1111111.0000000.000000.000000;默认情况下,掩码意味着大型A类网络(A类网络)不会细分为多个小型网络。掩码中的1表示网络号,24个0表示确定网络号时(二进制IP地址的左8位是固定的),用24位二进制数表示IP地址的主机号部分。(IP地址由两部分组成:网络号和主机号)
B类网络默认掩码为255.255.0.0,翻译成二进制
111111111.11111.000000.00000;默认掩码意味着B类大网没有细分成几个小网。六个零意味着当网络号确定时(用二进制表示的IP地址的左16位是固定的),IP地址的主机号部分可以用16位二进制数表示。(B类默认掩码可以理解为将A类大网络(A类网络)划分为2的8次方(即256个小网络)。)
C类网络默认掩码为255.255.255.0,翻译成二进制
11111111111.11111.000000;默认掩码意味着C型大网没有细分成几个小网。这里八个零表示网络号确定时(二进制表示的IP地址的左24位是固定的),IP地址的主机部分可以用一个8位二进制数表示。(C类默认掩码可以理解为将A类大网络(A类网络)划分为2的16次方(即65536个)小网络,将B类大网络划分为2的8次方(即256个)小网络)
动词 (verb的缩写)关于正确有效的面膜:
有效的掩码应该满足一定的条件,即十进制掩码转换成二进制后,掩码的左边部分必须全是1,中间不能有0。假设是255.255.248.0
二进制数是
11111111111.1111000.000000。可以看到左边全是1,中间没有0(全是0在1的右边)。这是一种有效的面膜。我们来看254.255.248.0,换算成二进制1111110 . 1111000 . 0000000。这不是一个正确有效的掩码,因为1中间有一个零。我们来看看255.255.249.0。二进制转换为111111111.1111111.1111001.000000,这不是一个正确有效的掩码,因为1的中间也有一个零。
不及物动词子网掩码的替代表示:
在某些主题中,出现的不是子网掩码(如255.255.248.0 ),而是IP地址/数字,其中/数字是子网掩码的替代表示。做题的时候要正确理解这种另类的表达方式。我们把255.255.248.0转换成二进制的形式是
11111111111 . 1111000 . 000000,我们可以看到左边有21个1,所以我们可以把255.255.248.0的掩码表示为/220。另一方面,当我们看到/21时,我们会在32位二进制数的左侧填入21个1,将这个32位二进制数的每8位用句号分隔成一段,然后转换成十进制,就是255.255.248.0。
七。网络中有两个IP地址不可用:
无论是A类还是B类或C类网络,不划分子网都有两个IP地址不可用:网络号和广播地址。例如,在没有子网划分的大型C类网络中,202.203.34.0用于表示网络号,202.203.34.255用于表示广播地址,因为大型C类网络中有256个IP地址。现在减去这两个IP地址,只剩下256-2=254个可用IP地址。如果问题问:如果将一个C类的大型网络划分为4个子网,会增加多少个不可用的IP地址?
可以这样想:当C类网络没有划分子网时,两个IP地址不可用;现在,如果将C类网络划分为四个子网,则每个子网中有两个IP地址不可用,因此四个子网中有八个IP地址不可用。从八个IP地址中减去两个没有子网的不可用IP地址,结果是六个。因此,将C类网络划分为4个子网后,将会多6个不可用的IP地址。
八、根据掩码确定子网数量。
先看问题中给出的掩码属于哪个默认掩码”范围”这样就可以知道是划分A类、B类还是C类大型网络的子网。比如202.117.12.36/30,我们先把/30的替代掩码表示法转换成我们惯用的表示法:
1111111111111.111111111100,十进制就是255.255.255.252。
我们可以看到这个掩码左边三段和C类默认掩码相同,只有第四段和C类默认掩码不同,所以我们认为255.255.255.252的掩码在C类默认掩码的范围内,也就是说我们会对C类网络进行子网划分,因为C类网络的默认掩码是255.255.255.0,所以把C类默认掩码转换成二进制就是
11111111这里八个零表示IP地址可以用8位二进制数表示,也就是说这个问题中可以有掩码的最后一段是252,换算成二进制1111100。因为1表示网络号,所以11111表示C类的大型网络被划分为(11111)个二进制子网。把111111转换成十进制是***,那么就意味着C类网络被划分成***个子网,每个子网的IP地址数是256/***=4。除去表示子网号的第一个IP地址和表示子网中广播地址的最后一个IP地址,子网中可分配的IP地址数是子网中IP地址总数减2,即4-2=2。
九。综合示例:
已知172.31.128.255/18,试计算:
1.子网数量,
2.网络号,
3.主机号,
4.广播地址,
5.可分配IP的开始和结束范围
解决方案:
1.计算子网数量。
首先,用我们习惯的符号替换/18:
11111111111111.1100000.00000到小数是255.255.192.0。可以看到,这个掩码的左两段与B类默认掩码一致,所以这个掩码在B类默认掩码之内,也就是说我们将对B类的大网络进行子网划分,B类掩码silent class就是用16位(16个零)来表示可分配的IP地址。在B类默认掩码的基础上,这个问题中的掩码多了两个1代表网络号。也就是说,B类网划分为(11)个二进制子网,而(11)个二进制的十进制转换为4,所以本题将B类网划分为4个子网。
2.计算网络号
使用公式:二进制IP地址和二进制子网掩码”与”(与)运算,结果是网络号。”与运算”规则是1和1得1,0和1得0,1和0得0。
172.31.128.255
转换成二进制的是10101100 . 0000548***86
这个面具是:
111111111。58611 . 68686868611
所以:
10101100.00011111.10000000.11111111
11111111.11111111.11000000.00000000
10101100.00011111.10000000.00000000
设定
10101100.0000000001
换算成十进制是172.31.128.0,所以网络号是172.31.128.0。
3.计算主机数量
同样使用公式:使用IP地址的二进制和(子网掩码的二进制补码)来执行”与”运算,结果是主机号。逆码是把原来的0改成1,
原本是1的变成了0。
因为这个面具是1111 . 48661868611
所以它的反码表示为
00000000.000000.0011111.11111,然后IP地址的二进制和掩码用反码表示”与”操作:
10101100.00011111.10000000.11111111
00000000.00000000.00111111.11111111
00000000.00000000.00000000.11111111
放入00000000 . 000000 . 000000001
十进制转换是0.0.0.255,我们去掉左边的0,只留下右边的数字,所以我们说这个IP的主机号是255。主机号表示网络号加上255,即IP地址。
4.计算广播地址
同样使用公式:在获得网络号的基础上,将网络号右侧的IP地址主机部分的所有二进制位填充1,然后将获得的二进制数转换为十进制数,获得广播地址。因为这个问题中的子网掩码是
11111111111 . 1100000 . 000000,网络号占用18位,所以这个问题中的IP地址主机部分的二进制位是14位。我们将网络号转换为172.31.128.0,即12位。然后从右数,将14个0全部替换为1,即10101100 . 0001111 . 101111 . 1111111,这是该子网广播地址的二进制表示。将这个二进制广播地址转换成十进制地址就是172.31.191.255。
5.计算可用IP地址的范围
因为网络号是172.31.128.0,广播地址是172.31.191.255,所以子网中可用IP地址的范围是从网络号+1到广播地址-1,所以子网中可用IP地址的范围是从
172.31.128.1-172.31。
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