[转帖]IPv4基础

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一、IP v4地址基础及分类

IP v4地址为32位二进制编码，每8位为一组，用点分十进制表示。如地址：

00001111 11111110 11111110 11111110

用点分十进制表示为：7.254.254.254。在一个IP地址中，均分为网络段和主机段。在同一个IP地址段中，特殊地，主机段地址全为零的地址称为网络地址，主机段地址全为1的地址称为广播地址。

IP地址分为如下几类（均只列举第一个八位组，括号内为十进制表示）：

A类地址：00000001－01111110（1－126），其中网络号8位，共126个A类网络，主机号24位，每个网络中1677万台主机。用于超大型网络；

B类地址：10000000－10111111（128－191），其中网络号16位，共16383个B类网络，主机号16位，每个网络中65533台主机。用于大型网络；

C类地址：11000000－11011111（192－223），其中网络号24位，共209万个C类网络，主机号8位，每个网络中254台主机。用于小型网络；

D类地址：11100000－11101111（224－239），用于multicast；

保留地址：11110000-11111111(240-255)；

特殊地址段：127.0.0.0/8，用于回送。

用于私有网络的地址：

10/8

172.16/12

192.168/16

IP地址段的表示方式有两种：一种是使用网络地址+掩码的方式（掩码计算将在第三节详述），另一种是前缀表示法，如10段地址分别表示如下：

10.0.0.0 255.0.0.0

10/8

在前缀表示法中/后面的数字为掩码中1前缀的个数。

二、子网、超网和CIDR

由于internet的迅猛发展，IP地址空间不够用的矛盾越来越突出，为了缓解这种矛盾，提出了子网、超网和CIDR的概念。

子网：从上面可以得知，IP地址均分为网络位和主机位两段，假设一个网络中的主机为400台，那么分配一个C类地址不够用，分配一个B类地址又显得太浪费，在这种情况下，就提出了子网化的概念，子网的定义就是把主机地址中的一部分主机位借用为网络位。如在一个B类地址172.16/16，可以借用7位做为网络地址，一个形如172.16.2/23的地址段就可以满足该网络的需求。其中172.16/16称为主网，172.16.2/23称为子网。

超网：子网化一定程度上减轻了IP地址空间紧张的压力，但是由于在IP地址分配初期的考虑不周全，导致A类、B类地址在初其大量分配，资源相当紧张，而一些中型网络又需要超过一个C的地址，这进只能分配几个连续的C类地址块。为了减小Internet路由表的数量，就提出了超网的概念，超网和子网的定义刚好相反，就是借用一部网络位作为主机位。从而达到减小Internet路由表的目的。如192.168.0/24-192.168.3/24四个C类地址段，就是可超网化为192.168.0/22这样一个超网。

CIDR：无类型域间路由，随着子网和超网概念的深入，IANA在分配IP地址过程中类别的概念越来越淡化，一般情况下就直接以地址块的形式分配地址段，配合路由设备的支撑，就出现了无类型域间路由的概念。(请参见RFC1518和RFC1519两个标准文档)

三、关于掩码、wildcard bits及VLSM(变长子网掩码)的计算

从上面的分类可以知道，IP地址均分为网络位和主机位两段。使用掩码来分别网络位与主机位，转换为二进制后。掩码为1表示该位为网络位，掩码为0表示该位为主机位。例：

一个IP地址：192.168.1.33 255.255.255.224转化为二进制为：

地址：11000000 10101000 00000001 00100001

掩码：11111111 11111111 11111111 11100000

则该IP所属的网络地址为：11000000 10101000 00000001 00100000(192.168.1.32)

该网段广播地址为：11000000 10101000 00000001 00111111(192.168.1.63)

设主网的主机位数本来为M。借用N位主机地址做子网化，则子网化后

可用的子网个数为：2^n-2。

子网中可用的IP地址个数为：2^(M-N)-2

以一个C类主网进行子网化为例，掩码、可用网络数、子网中可用IP地址之间的关系如下表所示：

掩码 可用网络数 每个子网中可用IP地址
255.255.255.252 62 2
255.255.255.248 30 6
255.255.255.240 14 14
255.255.255.224 6 30
255.255.255.192 2 62




注意：

1、在实际应用中零子网上可用的，也就是说可用网络数将＋1

2、不要使用不连续的子网掩码，否则会造成不可知的后果。例：

192.168.1.32  255.255.255.226所匹配的IP地址的最后一个字节将为：32、34、36......58、60、62

关于wildcard bits：绝大多数cisco设备中的ACL和ospf均使用wildcard bits，实际上wildcard bits的计算相当简单，直接使用255.255.255.255减去子网掩码即可，如一个子网掩码为255.255.255.224，则相应的wildcard bits为0.0.0.31

关于VLSM，在同一个主网中，使用不同的子网掩码来划分子网，则称为VLSM。

注意：动态路由协议中的RIP、IGRP由于在路由更新中不发送子网掩码，所以不支撑VLSM和非连续子网。EIGRP支撑VLSM，但缺省情况下会启用auto-summary

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