蔡逸竹

作者：擔子
不管是學習網路還是上網，IP位址都是出現頻率非常高的詞。Windows系統中設置IP位址的介面如圖1所示，圖中出現了IP地址、子網路遮罩、默認閘道和DNS伺服器這幾個需要設置的地方，只有正確設置，網路才能通，那這些名詞都是什麼意思呢?學習IP位址的相關知識時還會遇到網路位址、廣播位址、子網等概念，這些又是什麼意思呢？

圖1
要解答這些問題，先看一個日常生活中的例子。如圖2所示，住在北大街的住戶要能互相找到對方，必須各自都要有個門牌號，這個門牌號就是各家的位址，門牌號的表示方法為：北大街+XX號。假如1號住戶要找6號住戶，過程是這樣的，1號在大街上喊了一聲："誰是6號，請回答。"，這時北大街的住戶都聽到了，但只有6號作了回答，這個喊的過程叫"廣播"，北大街的所有用戶就是他的廣播範圍，假如北大街共有20個用戶，那廣播地址就是：北大街 21號。也就是說，北大街的任何一個用戶喊一聲能讓"廣播位址-1"個用戶聽到。

圖2
從這個例中可以抽出下面幾個詞：
街道地址：北大街，如果給該大街一個位址則用第一個住戶的位址-1，此例為：北大街0號
住戶的號：如1號、2號等。
住戶的地址：街道地址+XX號，如北大街 1號、北大街 2號等
廣播地址：最後一個住戶的位址+1，此例為：北大街21號
Internet網路中，每個上網的電腦都有一個像上述例子的位址，這個位址就是IP位址，是分配給網路設備的門牌號，為了網路中的電腦能夠互相訪問，IP位址=網路位址+主機位址，圖1中的IP位址是192.168.100.1，這個位址中包含了很多含義。如下所示：
網路位址（相當於街道地址）： 192.168.100.0
主機位址（相當於各戶的門號）： 0.0.0.1
IP地址（相當於住戶地址）： 網路位址+主機位址=192.168.100.1
廣播地址： 192.168.100.255
這些位址是如何計算出來的呢？為什麼計算這些位址呢？要想知道如何，先要明白一個道理，學習網路的目的就是如何讓網路中的電腦相互通訊，也就是說要圍繞著"通"這個字來學習和理解網路中的概念，而不是只為背幾個名詞。
註：192.168.100.1是私有位址，是不能直接在Internet網路中應用的，上Internet要轉為公有地址，下面詳細說明。
一、為什麼要計算網路位址
一句話就是讓網路中的電腦能夠相互通訊。先看看最簡單的網路，圖3中是用網線（交叉線）直接將兩台電腦連起來。下面是幾種IP位址設置，看看在不同設置下網路是通還是不通。
1、設置1號機的IP位址為192.168.0.1子網路遮罩為255.255.255.0，2號機的IP地址為192.168.0.200子網路遮罩為255.255.255.0，這來台電腦就能正常通訊。
2、如果1號機地址不變，將2號機的IP地址改為192.168.1.200子網路遮罩還是為255.255.255.0，那這兩台就無法通訊。
3、設置1號機的IP位址為192.168.0.1子網路遮罩為255.255.255.192，2號機的IP地址為192.168.0.200子網路遮罩為255.255.255.192，注意和第1種情況的區別在於子網路遮罩，1為255.255.255.0本例是255.255.255.192這來台電腦就能正常通訊。

圖3
第1種情況能通是因為這兩台電腦處在同一網路192.168.0.0，所以能通，而2、3種情況下兩台電腦處在不同的網路，所以不通。
這裡先給個結論：用網線直接連接的電腦或是通過HUB或普通交換機間接的電腦之間要能夠相互通，電腦必須要在同一網路，也就是說它們的網路位址必須相同，而且主機位址必須不一樣。如果不在一個網路就無法通。這就像我們上面舉的例子，同是北大街的住戶由於街道名稱都是北大街，且各自的門牌號不同，所以能夠相互找到對方。
計算網路位址就是判斷網路中的電腦在不在同一網路，在就能通，不在就不能通。注意，這裡說的在不在同一網路指的是IP位址而不是物理連接。那麼如何計算呢？
二、如何計算網路位址
我們日常生活中的地址如：北大街1號，從字面上就能看出街道地址是北大街，而我們從IP地址中卻難以看出網路位址，要計算網路位址，必須借助我們上邊提到過的子網路遮罩。
計算過程是這樣的，將IP位址和子網路遮罩都換算成二進位，然後進行與運算，結果就是網路位址。與運算如下所示，上下對齊，1位1位的算，1與1=1 ，其餘組合都為0

圖4
例如：計算IP位址為：202.99.160.50子網路遮罩是255.255.255.0的網路位址步驟如下：
1）將IP地址和子網路遮罩分別換算成二進位
202.99.160.50 換算成二進位為 11001010．01100011．10100000．00110010
255.255.255.0 換算成二進位為 11111111．11111111．11111111．00000000
2）將二者進行與運算

圖5
3）將運算結果換算成十進位，這就是網路位址。
11001010．01100011．10100000．00000000換算成十進位就是202.99.160.0
現在我們就可以解答上面三種情況的通與不通的問題了。
1、從下面運算結果可以看出二台電腦的網路位址都為192.168.0.0且IP位址不同，所以可以通。

圖6
2、從下面運算結果可以看出1號機的網路位址為192.168.0.0，2號機的網路位址為192.168.1.0 不在一個網路，所以不通。

圖7
3、從下面運算結果可以看出1號機的網路位址為192.168.0.0，2號機的網路位址為192.168.0.192 不在一個網路，所以不通

圖8
相信看到這應該明白了為何計算網路位址和如何計算了，但也許還有很多疑問，如IP地址為什麼寫成這樣，子網路遮罩到底是怎麼回事等等，別急，下面慢慢介紹。

蔡逸竹

IP地址的介紹
1、IP位址的表示方法
IP位址 = 網路號+主機號
把整個Internet網堪稱單一的網路，IP位址就是給每個連在Internet網的主機分配一個在全世界範圍內唯一的標示符，Internet管理委員會定義了A、B、C、D、E五類地址，在每類位址中，還規定了網路編號和主機編號。在 TCP/IP協定中，IP位址是以二進位數字字形式出現的，共32bit，1bit就是二進位中的1位元，但這種形式非常不適用於人閱讀和記憶。因此Internet管理委員會決定採用一種"點分十進位表示法"表示IP位址：面向用戶的文檔中，由四段構成的32 比特的IP位址被直觀地表示為四個以圓點隔開的十進位整數，其中，每一個整數對應一個位元組（8個比特為一個位元組稱為一段）。A、B、C類最常用，下面加以介紹。本文介紹的都是版本4的IP位址，稱為IPv4.


從上圖可以看出：
． A類地址：A類位址的網路標識由第一組8位元二進位數字表示， A類位址的特點是網路標識的第一位二進位數字取值必須為"0"。不難算出，A類位址第一個位址為00000001，最後一個位址是01111111，換算成十進位就是127，其中127留作保留位址，A類位址的第一段範圍是：1～126，A類位址允許有27 -2=126個網段（減2是因為0不用，127留作它用），網路中的主機標識占3組8位元二進位數字，每個網路允許有224-2=16777216台主機（減2是因為全0地址為網路位址，全1為廣播地址，這兩個位址一般不分配給主機）。通常分配給擁有大量主機的網路。
． B類地址：B類位址的網路標識由前兩組8位元二進位數字表示，網路中的主機標識佔兩組8位元二進位數字，B類位址的特點是網路標識的前兩位元二進位數字取值必須為"10"。 B類位址第一個位址為10000000，最後一個位址是10111111，換算成十進位B類位址第一段範圍就是128～191，B類位址允許有214 =16384個網段，網路中的主機標識占2組8位元二進位數字，每個網路允許有216-2=65533台主機，適用於結點比較多的網路。
． C類地址：C類位址的網路標識由前3組8位元二進位數字表示，網路中主機標識占1組8位元二進位數字C類位址的特點是網路標識的前3位元二進位數字取值必須為"110"。C類位址第一個位址為11000000，最後一個位址是11011111，換算成十進位C類位址第一段範圍就是192～223，C類位址允許有221 =2097152個網段，網路中的主機標識占1組8位元二進位數字，每個網路允許有28-2= 254台主機，適用於結點比較少的網路。
有些人對範圍是2x不太理解，舉個簡單的例子加以說明。如C類網，每個網路允許有28-2= 254台主機是這樣來的。因為C類網的主機位元是8位元，變化如下:
00000000
00000001
00000010
00000011
……
11111110
11111111
除去00000000和11111111不用外，從00000001到11111110共有254個變化，也就是28-2個。下圖是IP位址的使用範圍。


2、幾個特殊的IP地址
1）私有地址
上面提到IP地址在全世界範圍內唯一，看到這句話你可能有這樣的疑問，像192.168.0.1這樣的地址在許多地方都能看到，並不唯一，這是為何？Internet管理委員會規定如下位址段為私有位址，私有位址可以自己組網時用，但不能在Internet網上用，Internet網沒有這些位址的路由，有這些位址的電腦要上網必須轉換成為合法的IP位址,也稱為公網位址，這就像有很到的世界公園，每個公園內都可命名相同的大街，如香榭麗捨大街，但對外我們只能看到公園的地址和真正的香榭麗捨大街。下面是A、B、C類網路中的私有位址段。你自己組網時就可以用這些位址了。
10.0.0.0～10.255.255.255
172.16.0.0～172.131.255.255
192.168.0.0～192.168.255.255
2）回送地址
A類網路位址127是一個保留位址，用於網路軟體測試以及本地機進程間通信，叫做回送地址（loopback address）。無論什麼程式，一旦使用回送位址發送資料，協定軟體立即返回之，不進行任何網路傳輸。含網路號127的分組不能出現在任何網路上。
小技巧：
． Ping 127.0.0.1,如果回饋資訊失敗,說明IP協定棧有錯,必須重新安裝TCP/IP協議。如果成功,ping本機IP位址,如果回饋資訊失敗,說明你的網卡不能和IP協定棧進行通信。
． 如果網卡沒接網線，用本機的一些服務如Sql Server、IIS等就可以用127.0.0.1這個位址。
3）廣播地址
TCP/IP規定，主機號全為"1"的網路位址用於廣播之用，叫做廣播地址。所謂廣播，指同時向同一子網所有主機發送報文。
4）網路位址
TCP/IP協議規定，各位全為"0"的網路號被解釋成"本"網路。由上可以看出：一、含網路號127的分組不能出現在任何網路上；二、主機和閘道不能為該位址廣播任何尋徑資訊。由以上規定可以看出，主機號全"0"全"1"的位址在TCP/IP協議中有特殊含義，一般不能用作一台主機的有效位址。
3、子網路遮罩
從上面的例子可以看出，子網路遮罩的作用就是和IP位址與運算後得出網路位址，子網路遮罩也是32bit，並且是一串1後跟隨一串0組成，其中1表示在IP位址中的網路號對應的位元數，而0表示在IP位址中主機對應的位元數。
1）標準子網路遮罩
A類網路（1 - 126） 缺省子網路遮罩：255．0．0．0
255．0．0．0 換算成二進位為 11111111．00000000．00000000．00000000
可以清楚地看出前8位是網路位址，後24位元是主機位址，也就是說，如果用的是標準子網路遮罩，看第一段位址即可看出是不是同一網路的。如21.0.0.0.1和21.240.230.1，第一段為21屬於A類，如果用的是默認的子網路遮罩，那這兩個位址就是一個網段的。
B類網路（128 - 191） 缺省子網路遮罩：255．255．0．0
C類網路（192 - 223） 缺省子網路遮罩：255．255．255．0
B類、C類分析同上。
2） 特殊的子網路遮罩
標準子網路遮罩出現的都是255和0的組合，在實際的應用中還有下面的子網路遮罩
255．128．0．0
255．192．0．0
。。。。。。
255．255．192．0
255．255．240．0
。。。。。。
255．255．255．248
255．255．255．252
這些子網路遮罩又是什麼意思呢？這些子網路遮罩的出現是為了把一個網路劃分成多個網路。
還記得上面的例子嗎？如下所示：192．168．0．1和192．168．0．200如果是默認遮罩255.255.255.0兩個位址就是一個網路的，如果遮罩變為255.255.255.192這樣各位址就不屬於一個網路了。

搖滾浪子

寫的很詳細
不過要花比較多的時間去看看才會瞭解
感謝總版分享的這份教學文章