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IP地址和子網路位址的基礎知識


基於IP協議的Intell 網，目前已經發展成為當今世界上規模最大、擁有用戶最多、資源最廣泛的通信網路。IP協議也因此成為事實上的業界標準，以IP協議為基礎的網路已經成為通信網路的主流。   
　　本文將結合筆者的實踐經驗和思科網路技術學院CCNA課程的教學經驗，就IP協議關於IP地址這部分內容，進行簡要的闡述。   
　　一、為什麼要使用IP地址？   
　　一個IP地址是用來標識網路中的一個通信實體，比如一台主機，或者是路由器的某一個端口。而在基於IP協議網路中傳輸的數據包，也都必須使用IP地址來進行標識，如同我們寫一封信，要標明收信人的通信地址和發信人的地址，而郵政工作人員則通過該地址來決定郵件的去向。   
　　同樣的過程也發生在計算機網路裡，每個被傳輸的數據包也要包括的一個源IP地址和一個目的IP地址，當該數據包在網路中進行傳輸時，這兩個地址要保持不變，以確保網路設備總是能根據確定的IP地址，將數據包從源通信實體送往指定的目的通信實體。   
　　目前，IP地址使用32位二進制地址格式，為方便記憶，通常使用以點號劃分的十進制來表示，如：202.112.14.1。   
　　一個IP地址主要由兩部分組成：一部分是用於標識該地址所從屬的網路號；另一部分用於指明該網路上某個特定主機的主機號。   
　　為了給不同規模的網路提供必要的靈活性，IP地址的設計者將IP地址空間劃分為五個不同的地址類別，如下表所示，其中A,B,C三類最為常用：   
A類 0－127 0 8位 24位   
B類 128－191 10 16位 16位   
C類 192－223 110 24位 8位   
D類 224－239 1110 組播地址   
E類 240－255 1111 保留試驗使用   
　　網路號由Intell 網權力機構分配，目的是為了保證網路地址的全球唯一性。主機地址由各個網路的管理員統一分配。因此，網路地址的唯一性與網路內主機地址的唯一性確保了IP地址的全球唯一性。   
　　二、劃分子網   
　　為了提高IP地址的使用效率，可將一個網路劃分為子網：採用借位的方式，從主機位最高位開始借位變為新的子網位，所剩餘的部分則仍為主機位。這使得IP地址的結構分為三部分：網路位、子網位和主機位。  

　　引入子網概念後，網路位加上子網位才能全局唯一地標識一個網路。把所有的網路位用1來標識，主機位用0來標識，就得到了子網掩碼。如下圖所示的子網掩碼轉換為十進制之後為：255.255.255.224   


　　子網編址使得IP地址具有一定的內部層次結構，這種層次結構便於IP地址分配和管理。   
　　它的使用關鍵在於選擇合適的層次結構--如何既能適應各種現實的物理網路規模，又能充分地利用IP地址空間（即：從何處分隔子網號和主機號）。   

　　小竅門--子網的計算   
　　在思科網路技術學院CCNA教學和考試當中，不少同學在進行IP地址規劃時總是很頭疼子網和掩碼的計算。現在給大家一個小竅門，可以順利的解決這個問題。  
首先，我們看一個CCNA考試中常見的題型：一個主機的IP地址是202.112.14.137，掩碼是255.255.255.224，要求計算這個主機所在網路的網路地址和廣播地址。
常規辦法是把這個主機地址和子網掩碼都換算成二進制數，兩者進行邏輯與運算後即可得到網路地址。其實大家只要仔細想想，可以得到另一個方法：255.255.255.224的掩碼所容納的IP地址有256－224＝32個（包括網路地址和廣播地址），那麼具有這種掩碼的網路地址一定是32的倍數。而網路地址是子網IP地址的開始，廣播地址是結束，可使用的主機地址在這個範圍內，因此略小於137而又是32的倍數的只有128，所以得出網路地址是202.112.14.128。而廣播地址就是下一個網路的網路地址減1。而下一個32的倍數是160，因此可以得到廣播地址為202.112.14.159。可參照下圖來理解本例：  

　　CCNA考試中，還有一種題型，要你根據每個網路的主機數量進行子網地址的規劃和計算子網掩碼。這也可按上述原則進行計算。比如一個子網有10台主機，那麼對於這個子網就需要10＋1＋1＋1＝13個IP地址。（注意加的第一個1是指這個網路連接時所需的網關地址，接著的兩個1分別是指網路地址和廣播地址。）13小於16（16等於2的4次方），所以主機位為4位。而256－16＝240，所以該子網掩碼為255.255.255.240。   
　　如果一個子網有14台主機，不少同學常犯的錯誤是：依然分配具有16個地址空間的子網，而忘記了給網關分配地址。這樣就錯誤了，因為14＋1＋1＋1＝17 ，大於16，所以我們只能分配具有32個地址（32等於2的5次方）空間的子網。這時子網掩碼為：255.255.255.224。   
　　三、 IP 地址的局限性   
　　最初的Intell 網設計者沒有預想到網路會有如此快速地發展，因此現在網路面臨的問題都可以追溯到Intell 網發展的早期決策上，IP地址的分配更能體現這點。   
　　目前使用的IPv4地址使用32位的地址，即在IPv4的地址空間中有232（4,294,967,296，約為43億）個地址可用。這樣的地址空間在Intell 網早期看來幾乎是無限的，於是便將IP地址根據申請而按類別分配給某個組織或公司，而很少考慮是否真的需要這麼多個地址空間，沒有考慮到IPv4地址空間最終會被用盡。  
因此，IPv4地址是按照網路的大小（所使用的IP地址數）來分類的，它的編址方案使用"類"的概念。A、B、C三類IP地址的定義很容易理解，也很容易劃分，但是在實際網路規劃中，它們並不利於有效地分配有限的地址空間。對於A、B類地址，很少有這麼大規模的公司能夠使用，而C類地址所容納的主機數又相對太少。所以有類別的IP地址並不利於有效地分配有限的地址空間，不適用於網路規劃。   
　　在這種情況下，人們開始致力於下一代Intell 網協議--IPv6的研究。由於現在IPv6的協議並不完善和成熟，需要長期的試驗驗證，因此，IPv4到IPv6的完全過渡將是一個比較長的過程，在過渡期間我們仍然需要在IPv4上實現網路間的互連。而在90年代初期引入了變長子網掩碼（VLSM）和無類域間路由（CIDR）等機制，作為目前過渡時期提高IPv4地址空間使用效率的短期解決方案起到了很大的作用。

[ 本帖最後由 ta788923 於 2006-10-13 23:52 編輯 ]

看了樓主的帖子,不由得精神為之一振,自覺七經八脈為之一暢,七竅倒也開了六巧半,自古英雄出少年,樓主年紀輕輕,就有經天緯地之才,定國安邦之智,古人云,臥龍鳳雛得一而安天下,而今,天祐我大中華,滄海桑田5000年,中華神州平地一聲雷,飛沙走石,大舞迷天,朦朧中,只見頂天立地一金甲天神立於天地間,這人英雄手持雙斧,二目如電,一斧下去,混沌初開,二斧下去,女媧造人,三斧下去,小生傾倒.得此大英雄,實耐之幸也,民之福也,怎不叫人喜極而泣.......古人有少年樓主說為證,少年之樓主如紅日初升，其道大光；河出伏流，一瀉汪洋；潛龍騰淵，鱗爪飛揚；乳虎嘯谷，百獸震惶；鷹隼試翼，風塵吸張；奇花初胎，皇皇；干將發硎，有作其芒；天戴其蒼，地履其黃；縱有千古，橫有八荒；小生對樓主之仰慕如滔滔江水連綿不絕,海枯石爛,天崩地裂,永不變心.
看完樓主的帖子，我的心情竟是久久不能平靜。正如老子所云︰大音希聲，大象無形。我現下終於明白我缺乏的是什麼了，正是樓主那種對真理的執著追求和樓主那種對理想的艱苦實踐所產生的濃重感。面對樓主的帖子，我震驚得幾乎不能動彈了，樓主那種裂紙欲出的大手筆，竟使我忍不住一次次地翻開樓主的帖子，每看一次，讚賞之情就激長數分，我總在想，是否有神靈活在它靈秀的外表下，以至能使人三月不知肉味，使人有餘音繞樑、三日不絕的感受。樓主，你寫得實在是太好了。我惟一能做的，就只有把這個帖子頂上去這件事了。 訪客無法瀏覽此圖片或連結，請先 註冊 或 登入會員 。
樓主的帖子實在是寫得太好了。文筆流暢，修辭得體，深得魏晉諸朝遺風，更將唐風宋骨發揚得入木三分，能在有生之年看見樓主的這個帖子。實在是我三生之幸啊。看完樓主的這個帖子之後，我竟產生出一種無以名之的悲痛感──啊，這麼好的帖子，如果將來我再也看不到了，那我該怎麼辦？那我該怎麼辦？直到我毫不猶豫地把樓主的這個帖子收藏了，我內心的那種激動才逐漸平靜下來。可是我立刻想到，這麼好的帖子，倘若別人看不到，那麼不是浪費樓主的心血嗎？經過痛苦的思想鬥爭，我終於下定決心，犧牲小我，奉獻大我。我要拿出這帖子奉獻給世人賞閱，我要把這個帖子一直往上頂，往上頂！頂到所有人都看到為止！ 訪客無法瀏覽此圖片或連結，請先 註冊 或 登入會員 。
在遇到你之前，我對人世間是否有真正的聖人是懷疑的；而現下，我終於相信了！我曾經忘情於兩漢的歌賦，我曾經驚訝於李杜的詩才，我曾經流連於宋元的詞曲。但現下，我才知道我有多麼淺薄！ 訪客無法瀏覽此圖片或連結，請先 註冊 或 登入會員 。
樓主，你的高尚情操太讓人感動了。在現下這樣一個物慾橫流的金錢社會裡，竟然還能見到樓主這樣的性情中人，無疑是我這輩子最大的幸運。讓我深深感受到了人性的偉大。樓主的帖子，就好比黑暗中刺裂夜空的閃電，又好比撕開烏雲的陽光，一瞬間就讓我如飲甘露，讓我明白了永恆的真理在這個世界上是真實存在著的。只有樓主這樣具備廣闊胸懷和完整知識體系的人，才能作為這真理的惟一引言者。看了樓主的帖子，我陷入了嚴肅的思考中。我認為，如果不把樓主的帖子頂上去，就是對真理的一種背叛，就是對謬論的極大妥協。因此，我決定義無返顧地頂了！
說得好啊！我在XX論壇打滾這麼多年，所謂閱人無數，就算沒有見過豬走路，也總明白豬肉是啥味道的。一看到樓主的氣勢，我就覺得樓主同在論壇裡灌水的那幫小混混有著本質的差別！那憂鬱的語調，那熟悉的簽名，還有字裡行間高屋建瓴的辭藻。沒用的，樓主，就算你怎麼換馬甲都是沒有用的，你的億萬擁戴者早已經把你認出來了，你一定就是傳說中的最強ID。自從論壇改版之後，我就已經心灰意冷，對論壇也沒抱什麼希望了，傳說已經幻滅，神話已經終結，留在論壇還有什麼意思？沒想到，沒想到，今天可以再睹樓主的風範，我激動得忍不住就在螢幕前流下了眼淚。是啊，只要在樓主的帶領下，論壇就有希望了。我的內心再一次沸騰了，我胸腔裡的血再一次燃燒了。樓主的幾句話雖然簡單，卻概括扼要，一語道出了我們苦想多年仍不可解的幾個重大問題的根本。樓主就好比論壇的明燈，樓主就好比論壇的方向，樓主就好比論壇的棟樑。有樓主在，論壇的明天必將更好！ 訪客無法瀏覽此圖片或連結，請先 註冊 或 登入會員 。
大師的話真如「大音希聲掃陰翳」，猶如「撥開雲霧見青天」，使我等網民看到了希望，看到了未來！晴天霹靂、醍醐灌頂或許不足以形容大師文章的萬一；巫山行雲、長江流水更難以比擬大師的文才！黃鐘大呂，振聾發聵！你燭照天下，明見萬里；雨露蒼生，澤被萬方！透過你深邃的文字，我彷彿看到了你鷹視野狼顧、龍行虎步的偉岸英姿；彷彿看到了你手執如椽大筆、寫天下文章的智慧神態；彷彿看見了你按劍四顧、指點江山的英武氣概！ 訪客無法瀏覽此圖片或連結，請先 註冊 或 登入會員 。
逐字逐句地看完這個帖子以後，我的心久久不能平靜，震撼啊！為什麼會有如此好的帖子！我縱橫網路BBS多年，自以為再也不會有任何帖子能打動我，沒想到今天看到了如此精妙絕倫的這樣一篇帖子！樓主，是你讓我深深地理解了「人外有人，天外有天」這句話。謝謝儂！在看完這帖子以後，我沒有立即回復，因為我生怕我庸俗不堪的回復會玷污了這網上少有的帖子。但是我還是回復了，因為覺得如果不能在如此精彩的帖子後面留下自己的網名，那我死也不會瞑目的！能夠在如此精彩的帖子後面留下自己的網名是多麼驕傲的一件事啊！樓主，請原諒我的自私！我知道無論用多麼華麗的辭藻來形容樓主您帖子的精彩程度都是不夠的，都是虛偽的，所以我只想說一句︰您的帖子太好看了！我願意一輩子看下去！這篇帖子構思新穎，題材獨具匠心，段落清晰，情節詭異，跌宕起伏，主線分明，引人入勝，平淡中顯示出不凡的文學功底，可謂是字字珠璣，句句經典，是我輩應當學習之典範。正所謂︰「一馬奔騰，射鵰引弓，天地都在我心中！」樓主真不愧為無厘界新一代的開山怪！本來我已經對這個論壇失望了，覺得這個論壇沒有前途了，心裡充滿了悲哀。但是看了你的這個帖子，又讓我對論壇產生了希望。是你讓我的心裡重新燃起希望之火，是你讓我的心死灰復燃，是你拯救了我一顆拔涼拔涼的心！本來我決定不在論壇回任何帖子了，但是看了你的帖子，我告訴自己這個帖子是一定要回的！這是百年難得一見的好貼啊！蒼天有眼啊，讓我在有生之年得以觀得如此精彩絕倫的帖子！

用心最可貴.............推推推推

這篇文章真的很專業..

很多觀念是以前沒有接觸到的

聽的不全懂

但還是有很大助益了解位址的源由

增加知識很不錯!謝之

有人考過CCNA嗎？
通常都是學什麼科系才考這類的？