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彻底明白IP地址的含义(完整版)

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彻底明白 IP 地址 – 完整版
Sillentstone
彻底明白 IP 地址 - 完整版(含 CIDR 讲解)
不管是学习网络还是上网,IP 地址都是出现频率非常高的词。Windows 系统中设置 IP 地址的界面
如图 1 所示,图中出现了 IP 地址、子网掩码、默认网关和 DNS 服务器这几个需要设置的地方,只有正确
设置,网络才能通,那这些名词都是什么意思呢?学习 IP 地址的相关知识时还会遇到网络地址、广播地址、
子网等概念,这些又是什么意思呢?
图 1
要解答这些问题,先看一个日常生活中的例子。如图 2 所示,住在北大街的住户要能互相找到对方,
必须各自都要有个门牌号,这个门牌号就是各家的地址,门牌号的表示方法为:北大街+XX 号。假如 1
号住户要找 6 号住户,过程是这样的,1 号在大街上喊了一声:"谁是 6 号,请回答。",这时北大街的住
户都听到了,但只有 6 号作了回答,这个喊的过程叫"广播",北大街的所有用户就是他的广播范围,假
如北大街共有 20 个用户,那广播地址就是:北大街 21 号。也就是说,北大街的任何一个用户喊一声能
让"广播地址-1"个用户听到。
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图 2
从这个例中可以抽出下面几个词:
街道地址:北大街,如果给该大街一个地址则用第一个住户的地址-1,此例为:北大街 0 号
住户的号:如 1 号、2 号等。
住户的地址:街道地址+XX 号,如北大街 1 号、北大街 2 号等
广播地址:最后一个住户的地址+1,此例为:北大街 21 号
Internet 网络中,每个上网的计算机都有一个像上述例子的地址,这个地址就是 IP 地址,是分配给
网络设备的门牌号,为了网络中的计算机能够互相访问,IP 地址=网络地址+主机地址,图 1 中的 IP 地
址是 192.168.100.1,这个地址中包含了很多含义。如下所示:
网络地址(相当于街道地址): 192.168.100.0
主机地址(相当于各户的门号): 0.0.0.1
IP 地址(相当于住户地址): 网络地址+主机地址=192.168.100.1
广播地址: 192.168.100.255
这些地址是如何计算出来的呢?为什么计算这些地址呢?要想知道如何,先要明白一个道理,学习网
络的目的就是如何让网络中的计算机相互通讯,也就是说要围绕着"通"这个字来学习和理解网络中的概
念,而不是只为背几个名词。
注:192.168.100.1 是私有地址,不能直接在 Internet 网络中应用,上 Internet 要转为公有地址,详细说明见
后文。
一、为什么要计算网络地址
一句话就是让网络中的计算机能够相互通讯。先看看最简单的网络,图 3 中是用网线(交叉线)直接
将两台计算机连起来。下面是几种 IP 地址设置,看看在不同设置下网络是通还是不通。
1、设置 1 号机的 IP 地址为 192.168.0.1 子网掩码为 255.255.255.0;2 号机的 IP 地址为
192.168.0.200 子网掩码为 255.255.255.0,这样它们就能正常通讯。
2、如果 1 号机地址不变,将 2 号机的 IP 地址改为 192.168.1.200 子网掩码还是为
255.255.255.0,那这两台就无法通讯。
3、设置 1 号机的 IP 地址为 192.168.0.1 子网掩码为 255.255.255.192,2 号机的 IP 地址为
192.168.0.200 子网掩码为 255.255.255.192,注意和第 1 种情况的区别在于子网掩码,1 为
255.255.255.0 本例是 255.255.255.192,这两台计算机就不能正常通讯。
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图 3
第 1 种情况能通是因为这两台计算机处在同一网络 192.168.0.0,所以能通,而 2、3 种情况下两台
计算机处在不同的网络,所以不通。
这里先给个结论:用网线直接连接或通过 HUB 或普通交换机间连接的计算机之间要能够相互通,计
算机必须要在同一网络,也就是说它们的网络地址必须相同,而且主机地址必须不一样。如果不在一个
网络就无法通。这就像我们上面举的例子,同是北大街的住户由于街道名称都是北大街,且各自的门牌
号不同,所以能够相互找到对方。
计算网络地址就是判断网络中的计算机是否在同一网络,在就能通,不在就不能通。注意,这里说的
是否在同一网络指的是 IP 地址而不是物理连接。那么如何计算呢?
二、如何计算网络地址
我们日常生活中的地址如:北大街 1 号,从字面上就能看出街道地址是北大街,而我们从 IP 地址中
却难以看出网络地址,要计算网络地址,必须借助我们上边提到过的子网掩码。
计算过程是这样的,将 IP 地址和子网掩码都换算成二进制,然后进行与运算,结果就是网络地址。与
运算如下所示,上下对齐,1 位 1 位的算,1 与 1 = 1 ,其余组合都为 0
图 4
例如:计算 IP 地址为:202.99.160.50 子网掩码是 255.255.255.0 的网络地址步骤如下:
1)将 IP 地址和子网掩码分别换算成二进制
202.99.160.50 换算成二进制为 11001010·01100011·10100000·00110010
255.255.255.0 换算成二进制为 11111111·11111111·11111111·00000000
2)将二者进行与运算
图 5
3)将运算结果换算成十进制,这就是网络地址。
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11001010·01100011·10100000·00000000 换算成十进制就是 202.99.160.0
现在我们就可以解答上面三种情况的通与不通的问题了。
1、从下面运算结果可看出两计算机的网络地址都为 192.168.0.0 且 IP 地址不同,所以可以通。
图 6
2、从下面运算结果可以看出 1 号机的网络地址为 192.168.0.0; 2 号机的网络地址为
192.168.1.0 不在一个网络,所以不通。
图 7
3、从下面运算结果可以看出 1 号机的网络地址为 192.168.0.0,2 号机的网络地址为
192.168.0.192 不在一个网络,所以不通
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图 8
看到这里大家应该明白为何要计算网络地址和如何计算了,但也许还有很多疑问,如 IP 地址为什么写
成这样,子网掩码到底是怎么回事等等,别急,下面慢慢介绍。
三、IP 地址的介绍
1、IP 地址的表示方法
IP 地址 = 网络号+主机号
如果把整个 Internet 网作为一个单一的网络,IP 地址就是给每个连在 Internet 网的主机分配一个全
世界范围内唯一的标示符,Internet 管理委员会定义了 A、B、C、D、E 五类地址,在每类地址中,还
规定了网络编号和主机编号。在 TCP/IP 协议中,IP 地址是以二进制数字形式出现的,共 32bit,1bit 就
是二进制中的 1 位,但这种形式非常不适用于人阅读和记忆。因此 Internet 管理委员会决定采用一种"点
分十进制表示法"表示 IP 地址:面向用户的文档中,由四段构成的 32 比特的 IP 地址被直观地表示为四个
以 圆 点 隔开 的 十 进 制 整 数 , 其 中 , 每 一个整 数 对 应 一 个字 节 ( 8 个 比 特 为 一 个 字 节 称 为 一 段 )。
A、B、C 类最常用,下面加以介绍。本文介绍的都是版本 4 的 IP 地址,称为 IPv4.
从上图可以看出:
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