TCP/IP（二）IP 地址与子网掩码

本章内容来了解 IP 地址的组成以及子网的划分

无论是连接到因特网还是某个基于 TCP/IP 协议族局域网中的的设备，都至少要有一个 IP 地址，IP 地址的作用是寻址，所以在同一网络下同一 IP 地址是不能重复的（类似身份证）

IP 构成

IPv4 用点分十进制表示，由四段用点分隔的范围在【0~255】的非负十进制数组成，每一段十进制数最大为 2⁸ - 1 所以 IP 地址在二进制下总长度为 32 位，所以IPv4 地址空间中总共有 2³² 个可用地址

32 位 IP 地址按作用又可以分为两部分，一部分是网络号，标识目标所在的网络，另一部分是主机号，标识网络中的目标主机。如果还用身份证举例的话那么身份证号前 6 位代表的是省市区县等地理位置，对应网络号，6 位之后的代码代表个人，对应主机号

根据网络号的长短，IP 地址又可以分为 A、B、C、D、E 五大类。以一个 B 类地址为例，其网络号占 16 位，主机号占 16 位

A、B、C 类地址作为单播 / 特殊用途，D 类地址作为组播地址，E 类地址作为保留地址，它们的网络位与主机位如下

• • A：8 位网络位（2⁸ 个网络数），24 位主机位（每个 A 类网络可容纳 2²⁴个主机），其中网络位第一位保留为 0，占全部网络的 1/2
• • B：16 位网络位，16 位主机位，其中网络位前两位保留为 10，占全部网络的 1/4
• • C：24 位网络位，8 位主机位，其中网络位前三位保留为 110，占全部网络的 1/8
• • D、E：前四位分别保留为 1110 与 1111，分别占网络的 1/16

子网掩码

随着网络的发展，IP 地址的分配开始出现规模问题，分配一个新网络号变得越来越难，A 类和 B 类地址往往会浪费大量主机容量，C 类地址又经常无法提供足够的主机号，为了提高网络号的利用率于是便有了子网的划分。

子网掩码可以把 IP 地址的主机部分划分成多个更小的子网，子网间相互独立，并且由于网络号不受影响所以子网的划分对外部是完全透明的。子网掩码的设计让网络的按需分配变得更加容易，同时降低了单个子网内的广播流量并且相互隔离的特性提高了网络的安全性

子网掩码位数与 IPv4 地址相同都是 32 位，并以左起连续 1 后跟连续 0 组成，标识网络部分与子网部分的结束和主机部分的开始，IP 地址与子网掩码进行按位与之后得到用于子网寻址的网络号

以一个 B 类地址为例，把 16 位主机号中的左 8 位（只能是从左到右）划分为子网号的方法是为其定义一个 24 位的子网掩码（网络号 16 位，子网号 8 位，左起 24 个 1），划分完成后 132.168 这个网络号下最大可以有 2⁸ 个子网，每个子网内最多 2⁸ 个主机

由于 2¹⁶ = 2⁸ * 2⁸ 所以子网的划分不会让可用的 IP 地址增加，但是可以让网络以更小的单位进行分配以提高利用率