通过IP地址和子网掩码与运算计算出网络地址、广播地址、地址范围、本网主机数

通过ip地址和子网掩码与运算,可以计算出:网络地址、 广播地址、 地址范围、 本网主机数。

1IP地址192·168·100·5 子网掩码255·255·255·0。计算出网络地址、广播地址、地址范围、主机数。

1) 将IP地址和子网掩码换算为二进制,子网掩码连续全1的是网络地址,后面的是主机地址。 虚线前为网络地址,虚线后为主机地址

2)IP地址和子网掩码进行与运算,结果是网络地址

3) 将上面的网络地址中的网络地址部分不变,主机地址变为全1,结果就是广播地址。

4) 地址范围就是含在本网段内的所有主机
网络地址+1即为第一个主机地址,广播地址-1即为最后一个主机地址,由此可以看出地址范围是: 网络地址+1 至 广播地址-1
本例的网络地址范围是:192·168·100·1 至 192·168·100·254

5) 主机的数量
主机的数量=2二进制的主机位数-2
减2是因为主机不包括网络地址和广播地址。本例二进制的主机位数是8位。
主机的数量=28-2=254

2 IP地址128·36·199·3 子网掩码255·255·240·0。计算出网络地址、广播地址、地址范围、主机数。

1) 将IP地址和子网掩码换算为二进制,子网掩码连续全1的是网络地址,后面的是主机地址, 虚线前为网络地址,虚线后为主机地址

2)IP地址和子网掩码进行与运算,结果是网络地址

3)将运算结果中的网络地址不变,主机地址变为全1,结果就是广播地址。

4) 地址范围就是含在本网段内的所有主机
网络地址+1即为第一个主机地址,广播地址-1即为最后一个主机地址,由此可以看出地址范围是: 网络地址+1 至 广播地址-1
本例的网络地址范围是:128·36·192·1 至 128·36·207·254

5) 主机的数量
主机的数量=2二进制位数的主机-2
主机的数量=212-2=4094

减2是因为主机不包括网络地址和广播地址。

从上面两个例子可以看出不管子网掩码是标准的还是特殊的,计算网络地址、广播地址、地址范围、主机数时只要把地址换算成二进制,然后从子网掩码处分清楚连续1以前的是网络地址,后是主机地址进行相应计算即可。

附录1

计算网络地址:将ip与子网掩码进行and运算得出网络地址

ip地址:192.168.98.10          子网掩码:255.255.255.224     

二进制ip地址:11000000.  10101000 . 01100010 . 00001010

二进制子网掩码:11111111 . 11111111 . 11111111 . 11100000

网络地址:11000000.10101000.01100010.00000000 = 192.168.98.0

计算广播地址将子网掩码取反然后与网络地址进行or运算得出广播地址

ip地址:192.168.98.10          子网掩码:255.255.255.224     

二进制ip地址:11000000.  10101000 . 01100010 . 00001010

二进制子网掩码:11111111 . 11111111 . 11111111 . 11100000

网络地址:11000000.10101000.01100010.00000000 = 192.168.98.0

子网掩码取反:00000000.00000000.00000000.00011111

广播地址:11000000.10101000.01100010.00011111 = 192.168.98.31

计算可用主机的数量:2二进制位数的主机-2

减2是因为可用主机不包括网络地址和广播地址。

附录2

IP地址分类

分类范围网络号主机号默认子网掩码用途
A类1.0.0.0 – 126.0.0.0前8位后24位255.0.0.0用于大型组织
B类128.0.0.0 – 191.255.0.0前16位后16位255.255.0.0用于中型组织
C类192.0.0.0 – 223.255.255.0前24位后8位255.255.255.0用于小型组织
D类224.0.0.0 – 239.255.255.255用于多播通信
E类240.0.0.0 – 255.255.255.255保留给未来使用

注意事项:只有A,B,C类地址有网络号和主机号之分,D类和E类地址没有划分网络号和主机号。

不在分类中的IP地址:

这些地址被保留,不用于公共互联网。它们用于特殊目的,如私有网络、回环测试等。

一些常见的保留地址包括:

0.0.0.0:表示当前网络中的所有设备。

127.0.0.0 – 127.255.255.255:用于回环测试,即将数据包发送给自身进行测试。

169.254.0.0 – 169.254.255.255:用于自动配置(例如,当设备无法获取 DHCP 分配的 IP 地址时)

公网IP地址:

IP地址是由IANA统一分配的,以保证任何一个IP地址在Internet上的唯一性。这里的IP地址是指公网IP地址。

私网IP地址:

实际上一些网络不需要连接到Internet,只需要同一网络中的网络设备的IP地址不冲突即可。

在IP地址空间里,A、B、C三类地址中各预留了一些地址专门用于上述情况,称为私网IP地址。范围如下:

A类:10.0.0.0 – 10.255.255.255

B类:172.16.0.0 – 172.31.255.255

C类:192.168.0.0 – 192.168.255.255

子网掩码

子网掩码是一个32位的二进制数字,用于划分IP地址的网络部分和主机部分。

子网掩码中的连续的1表示网络部分,连续的0表示主机部分。子网掩码的长度可以用斜线后面的数字表示,如/24,表示子网掩码中网络部分的长度为24位,主机部分的长度为8位。

将子网掩码与IP地址进行逻辑与运算,可以确定网络地址和主机地址的界限。

子网掩码的作用:

  • 确定网络地址:通过与IP地址进行逻辑与运算,子网掩码可以将IP地址中的主机部分置为0,从而得到该IP地址所属的网络地址。
  • 确定主机地址范围:子网掩码的长度决定了主机地址的范围,长度为N的子网掩码可以支持2^(32-N)个主机(需排除网络地址、广播地址)。

例如,对于IP地址192.168.0.10和子网掩码255.255.255.0 (/24),将它们进行逻辑与运算,可以得到网络地址192.168.0.0,主机地址范围为192.168.0.1 – 192.168.0.254。

常见的子网掩码有以下几种:

子网掩码可容纳主机数描述
/320用于单个主机
/24约256常用于小型网络
/16约65536常用于中型网络
/8约 16777216常用于大型网络

通过合理配置子网掩码,可以对IP地址进行灵活的分割和管理,实现子网划分、路由等网络功能。

网络地址

网络地址是指一个网络的标识符,它用于对区分不同网络进行归类和寻址。

在一个网络中,所有的主机都必须具有相同的网络地址,这样才能互相通信。网络地址由IP地址的网络部分和子网掩码共同决定。子网掩码中的1对应的位表示网络部分,而0对应的位表示主机部分。通过将IP地址与子网掩码进行与运算,从而得到网络地址。

网络地址在网络中具有唯一性,在全球范围内必须是唯一的。这样才能确保在互联网中的不同网络之间进行正确的寻址和路由。

总结起来,网络地址是用来标识一个网络的唯一标识符,由 IP 地址和子网掩码共同决定,并通过逻辑运算得到。具有相同网络地址的主机可以进行通信,而不同网络地址的主机需要通过路由器进行中转才能相互通信。

广播地址

广播地址是在一个网络中用于向所有主机发送广播消息的特殊IP地址。在IPv4中,广播地址是在网络地址的基础上将网络地址的主机部分全部置为二进制的1的地址。

假设有一个IP地址为192.168.0.0,子网掩码为255.255.255.0 (/24)的网络。网络地址为192.168.0.0,广播地址就是将主机部分的所有位都设置为1,即192.168.0.255。

当向广播地址发送数据包时,该数据包会被网络中的所有主机接收。这使得广播地址非常适合在局域网中进行群发通知、服务发现、资源共享等操作。例如,DHCP服务器可以使用广播地址来向局域网内的所有主机广播 DHCP 请求,以便分配 IP 地址。

需要注意的是,在现代网络中,广播地址的使用已经有所限制,因为广播消息可能导致网络拥塞和安全问题。因此,广播功能在许多网络设备上默认是禁用的,并且通常需要特殊权限进行配置和使用。

IP网段

IP 网段(IP subnet)(也有叫IP地址段)是将 IP 地址划分为多个子网络的过程。它允许网络管理员将可用的 IP 地址范围分配给不同的子网络,以满足网络的需求。通过划分 IP 地址为不同的子网,可以有效地管理和路由数据流量,增加网络的安全性和效率。

IP 网段通常由网络地址和子网掩码两个要素组成:

  • 网络地址:用于标识网络的一部分 IP 地址
  • 子网掩码:用于指定网络地址和主机地址的分界线。

通过IP网段可以得到以下信息:

  • 子网掩码:用于确定网络地址和主机地址的边界。
  • 网络地址:用于标识整个网络,是该地址段中所有主机共享的部分,它是通过将IP地址与子网掩码进行逻辑与运算得到的
  • 起始地址:IP地址段中的第一个可用地址。
  • 截止地址:IP地址段中的最后一个可用地址。
  • 广播地址:地址段中的最后一个地址,用于向整个网络发送广播消息。
  • 主机数量:根据子网掩码的长度,可以确定地址段中可用的主机数量(需排除网络地址和广播地址)。
  • IP地址范围:通过网络地址和子网掩码,可以确定地址段中总的用的IP地址范围。
  • 可用的IP地址范围:通过网络地址和子网掩码,可以确定地址段中可用的IP地址范围(需排除网络地址和广播地址)。

这些信息可以帮助您进行网络规划和管理,确保正确配置和分配IP地址。

附录3:

IP地址分类

类别最大网络数可用IP地址范围单个网段最大主机数保留的私有IP地址范围子网掩码说明
A126(2^7-2)1.0.0.1-126.255.255.2541677721410.0.0.0-10.255.255.254255.0.0.0第一位范围1-126,A类IP地址中网络的标识长度为8位,主机标识的长度为24位
B16384(2^14)128.0.0.1-191.255.255.25465534172.16.0.0-172.31.255.254255.255.0.0第一位范围128-191,B类IP地址中网络的标识长度为16位,主机标识的长度为16位
C2097152(2^21)192.0.0.1-223.255.255.254254192.168.0.0-192.168.255.254255.255.255.0第一位范围192-223,C类IP地址中网络的标识长度为24位,主机标识的长度为8位
D/224.0.0.1-239.255.255.254///第一位范围224-239,D类IP地址不分网络地址和主机地址,第一个字节以1110开始,它是一个专门保留的地址,主要用于多点广播。
E/240.0.0.1-254.255.255.254///第一位范围240-254,E类IP地址是以1111开始,他的第一字节的范围是240~255,为将来使用保留。

子网掩码

IP地址和子网掩码相互配合(必不可少)用于确定网络位和主机位,进行子网划分。子网掩码与IP地址格式一样,也是32位二进制,用连续的1来表示IP的网络位,用连续的0表示IP的主机位.

IP协议中规定IP地址主机位全部为0的地址称为网段地址,IP地址主机位全部为1的地址称为网段直接广播地址。除了网段地址和广播地址以外的地址(除后面提到的特殊地址)为可用IP地址,可分配给网段内的主机。

IP地址和子网掩码总是成对出现的,我们在表示一个IP地址的子网掩码时,除了直接以xx.xx.xx.xx形式表示外,还可以通过计算用二进制表示的子网掩码中1的数量n,将IP地址和其子网掩码简写为 IP /n的形式,比如192.168.1.6/24 表示前24位为网络位、后8位为主机位。

综上所述,举例列出如下表格做总结:

IP地址(十进制)IP地址(二进制)(下划线标注的为主机位)子网掩码(十进制)子网掩码(二进制)IP/子网掩码简写网段地址广播地址可分配地址范围
192.168.1.311000000.10101000.00000001.00000011255.255.0.011111111.11111111.00000000.00000000192.168.1.3/16192.168.0.0192.168.255.255192.168.0.1-192.168.255.254
192.168.1.311000000.10101000.00000001.00000011255.255.255.24011111111.11111111.11111111.11110000192.168.1.3/28192.168.1.0192.168.1.255192.168.1.1-192.168.1.254
192.168.1.311000000.10101000.00000001.00000011255.255.255.19211111111.11111111.11111111.11000000192.168.1.3/26192.168.1.0192.168.1.63192.168.1.1-192.168.1.62
192.168.1.311000000.10101000.00000001.00000011255.240.0.011111111.11110000.00000000.00000000192.168.1.3/12192.160.0.0192.175.255.255192.160.0.1-192.175.255.254

特殊IP地址

  • 直接广播地址:专门用于同时向网段中所有主机进行发送消息的一个地址,IP协议中把IP主机位全为255的地址用作广播地址,例如,对于10.1.1.0 (255.0.0.0 )网段,其广播地址为10.255.255.255。
  • 受限制广播地址:地址255.255.255.255是一个特殊的广播地址,它的广播范围比直接广播地址传送消息的范围更大,可以到达广播域的边界(网关)。
  • 0.0.0.0:在IPV4中表示一个还没分配到IP的主机,在服务器中则表示本机上的所有IPV4地址,在路由中表示的是默认路由。
  • 网段地址:当IP主机位全部位0的时候,这个地址表示网段,例如,对于10.1.1.0 (255.0.0.0 )网段,其网段为10.0.0.0。
  • 127.0.0.1:该地址称为回环地址,表示自己,用于让单独的计算机进行自我回路测试和通信,发送给该地址的数据只会被本机接收,不会向其他设备发送。
  • 127.*.*.*:该组地址都是回环地址,当然除了127.0.0.1,其他的不常用。

子网划分

可以把基于每类的IP网络进一步分成更小的网络,每个子网由路由器界定并分配一个新的子网网络地址,子网地址是借用基于每类的网络地址的主机部分创建的。划分子网后,通过使用掩码,把子网隐藏起来,使得从外部看网络没有变化,这就是子网掩码。

子网掩码告知路由器,IP地址的前多少位是网络地址,后多少位(剩余位)是主机地址,使路由器正确判断任意IP地址是否是本网段的,从而正确地进行路由。

例如,有两台主机,主机一的IP地址为222.21.160.6,子网掩码为255.255.255.192,主机二的IP地址为222.21.160.73,子网掩码为255.255.255.192。主机一要给主机二发送数据,先要判断两个主机是否在同一网段。

IP地址(十进制)IP地址(二进制)(下划线标注的为主机位)子网掩码(十进制)子网掩码(二进制)网段地址可用地址范围
222.21.160.611011110.00010101.10100000.00000110255.255.255.19211111111.11111111.11111111.11000000222.21.160.0222.21.160.1-222.21.160.62
222.21.160.7311011110.00010101.10100000.01001001255.255.255.19211111111.11111111.11111111.11000000222.21.160.64222.21.160.65-222.21.160.126

C类地址判断前三位是否相同,即可确定2个IP地址是否在同一网段内,但本例中的222.21.160.6与222.21.160.73不在同一网段,因为这两个C类IP地址已经做了子网划分就不能只判断前三个字节是否相同就确认这两个IP是否在同一网段。其中222.21.160.6在222.21.160.1-222.21.160.62 段,222.21.160.73在222.21.160.65-222.21.160.126 段,所以不在同一网段,如果要通信需要通过路由器转发。

综上所述,子网掩码的设置关系到子网的划分。子网掩码设置的不同,所得到的子网不同,每个子网能容纳的主机数目不同。若设置错误,可能导致数据传输错误。