4.IP地址和子网掩码
私网IP与子网掩码
目录
CONTENTS
• 私网IP地址概述 • 子网掩码的概念与作用 • 私网IP与子网掩码的配合使用 • 子网掩码的配置与计算 • 私网IP与子网掩码的优缺点分析
01 私网IP地址概述
私网IP地址的定义
私网IP地址：是指在局域网内部使用的IP地址，与公网IP地址相对。私网IP地址 范围包括192.168.0.0至192.168.255.255、10.0.0.0至10.255.255.255、 172.16.0.0至172.31.255.255等。
私网IP地址通常用于家庭、企业或大型组织的内部网络，可以实现网络设备的互联 互通，并且可以自主规划IP地址，无需向ISP（Internet Service Provider）申请。
私网IP地址的分类
A类私网IP地址
以192.168.0.0开头，范围是 192.168.0.1至192.168.255.254， 适用于大型企业或校园网等。
B类私网IP地址
以172.16.0.0至172.31.0.0开头， 范围是172.16.0.1至 172.31.255.254，适用于中小型 企业网络。
C类私网IP地址
以10.0.0.0开头，范围是10.0.0.1 至10.255.255.254，适用于小型 企业或家庭网络。
私网IP地址的应用场景
应用方式
在NAT场景下，私网IP和子网掩码用于标识私有网络中的设备。NAT设备根据私网IP和子网掩码将私有网络中的 数据包转换为公共IP地址，实现数据包的正确传输。同时，NAT设备还需要配置相应的路由规则，确保数据包能 够正确返回私有网络。
04 子网掩码的配置与计算
子网掩码的配置方法
确定子网掩码长度
IP地址和子网掩码
子网掩码
255 . 255 . 240
. 0
11111111 11111111 11110000 00000000 00001010 11011001 01110000 00000000
网络地址 VLSM表示 VLSM表示
10.217.112.0/20
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子网
子网(Subnet) 是在TCP/IP 网络上， 子网 (Subnet)是在 TCP/IP网络上 ， 用路由器连接的网段。 同一子网内的IP 用路由器连接的网段 。 同一子网内的 IP 地址必须具有相同的网络地址。 地址必须具有相同的网络地址。
4
主机地址
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寻址方便
网络中A 网络中A计 算机的IP 算机的IP 是多少？ 是多少？
当A访问 192.168.1.2时 192.168.1.2时
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地址的唯一性
二进制 十进制
11010010 210
01001001 73
10001100 140
00000010 2
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IP地址层次
IP地址 网络标识 主机标识 地址=网络标识 地址 网络标识+主机标识 IP地址层次带来的好处： 地址层次带来的好处： 地址层次带来的好处 1.寻址方便 寻址方便 2.地址的唯一性 地址的唯一性
IP地址子网掩码默认网关DNS的设置和工作原理(总结)
IP地址子网掩码默认网关DNS的设置和工作原理（总结）1.IP地址（Internet Protocol Address）是互联网协议中用于标识和定位设备的一个数字编码。
IP地址分为IPv4和IPv6两种格式。
IPv4采用32位地址表示，而IPv6采用128位地址表示。
在IPv4地址中，通常由四个8位的整数组成，各个数位之间用点分隔。
每一位可以是0~255之间的任意整数。
IPv6地址由八个16位的整数组成，采用冒号分隔。
IP地址的作用是唯一标识互联网上的每个设备，并通过地址定位和传输数据。
2.子网掩码（Subnet Mask）是用于划分网络的工具，它与IP地址一起使用。
子网掩码指示了一个IP地址中哪些位用于网络标识，哪些位用于主机标识。
子网掩码通常由一串32位（IPv4）或128位（IPv6）的二进制数表示。
其中网络标识的位通常为1，主机标识的位通常为0。
子网掩码通过逻辑运算，将IP地址拆分为网络地址和主机地址。
3.默认网关（Default Gateway）是一个网络设备，用于跟其他网络进行通信。
默认网关通常是一个路由器，它连接本地网络与其他网络，为本地网络提供外部通信。
当一个设备要跟外部网络进行通信时，它将数据包发送到默认网关。
默认网关会根据网络的配置信息，将数据包转发到合适的目的地。
4.DNS（Domain Name System）用于解析域名和IP地址之间的关系。
DNS是一个分布式的网络服务，用于将域名转换为对应的IP地址。
当用户在浏览器中输入一个域名时，浏览器会向DNS服务器发送一个查询请求。
DNS服务器会返回对应的IP地址，浏览器根据该IP地址连接到目标服务器。
当一个DNS服务器无法解析域名时，它会向跟服务器发送查询请求。
跟服务器会返回顶级域名服务器的地址，然后该DNS服务器再向顶级域名服务器发送查询请求。
这个过程会一直持续，直到找到能够返回目标域名对应IP地址的权威域名服务器。
综上所述，IP地址是标识和定位设备的数字编码，而子网掩码用于划分网络。
IP地址和子网掩码的基础知识
IP地址和子网掩码的基础知识IP地址的概念1.IP地址组成IP地址源于Internet，是一种层次结构的地址，适合于众多的互联网。
Internet中每一台主机至少有一个IP地址，且这个IP地址必须是全网唯一的。
一个IP地址标识一个网络和与此网络相连的一台主机。
IP地址由4个字节32位二进制数组成，使用点分十进制数表示。
4个字节的IP地址分为两个层次部分：网络号（Network ID）和主机号（Host ID）,如202.93.120.44。
在网络寻址时只需要网络号，从网络中经过多个网络（网关）最终到达目的网络，用网络号即能判断是否到达目的网络，与主机号无关，主机号用于在目的网络中区分某台主机。
一个基本的地址分配原则：要为同一网络的所有主机分配相同的网络标识号，同一网络内不同主机必须分配不同的主机标识号（主机号）以区分主机。
不同网络内的每台主机必须有不同的网络标识号。
要使自己的主机加入Internet，为了避免IP地址与其他网络相冲突，必须向Internet NIC （网络信息中心）获得IP地址和域名。
2.IP地址的类别因特网标准定义了五种类型的IP地址。
三种基本种类是A类、B类和C类。
如表1-1所示：表1-1 IP地址的八位组图1-1显示了根据地址种类划分网络ID和主机ID的情况。
A类网络地址为主机ID分配了24位，为网络设备提供了更多可用的主机ID；B类网络地址提供的网络ID数与每个网络ID的主机ID数目是一样的，使管理员能够配置大量的网络，但每个网络允许拥有较少的主机数；C类网络地址提供的网络ID较多，但允许每个网络ID拥有的主机数目很少。
（1）A类地址：一个字节的网络地址，最高位为0，允许有126个网络，每个网络中用3个字节表示主机地址，能够容纳多达16 777 214个主机ID。
其格式如表1-2所示。
使用A 类地址时可分配的网络IDX围是：1.X.Y.Z～126.X.Y.Z。
A类地址适合大型网络。
子网掩码与IP地址的计算
§已知子网掩码为255.255.255.192，求实际子网数（去除全0和全1）和每个子数的主机数。
如果将192换为二进制求出子位数较繁，可按以下方法计算：256-192=64（2的6次方），所以192进制后面就应用6个0，即11000000，那么子网数应有2^2=4个，去除全0和全1两，实际只有2个可用，所实际子网数应该是2个；每个子网的主机数就是2^6-2=62个。
§已知所需子网数12，求实际可分配的子网数。
子网数是12与之最近的2^x是16（2^4），所以去除全0和全1的两个，就是实际可分配子网数为16-2=14个。
§已知一个B类子网的每个子网主机数要达到60×255个(约相当于X.Y.0.1～X.Y.59.254的数量)，求子网掩码。
与60最近的2^x是64（2^6），故8位二进制后面应该有6个0。
由于B类IP，所以掩码格式是255.255.0.0，而现在被分割子网，故现在第三字节的应该是11000000(192)，所以子掩码是255.255.192.0§如果所需子网数为7，求子网掩码。
与7最近的2^x是8（2^3），而此时只能有6个子网可以分配，不能满足7个子网的需求，所只能取16（2^4），256-16=240，所以子网掩码为255.255.255.240§已知网络地址为211.134.12.0，要有4个子网，求子网掩码及主机块。
211是个C类地址，掩码为255.255.255.0，现要划分4个子网，与4（本身不能用，因为如果取4，实际只能分配2个子网，就不可能满足4个子网的需求）最近的8（2^3），256-32=224，所以子网掩码应为255.255.255.224，此时每个子网有32台主机数，理论主机块为：0—31（*），32—63，64—95，96—127，128—159，160—191，192—223，224—255（*），而实际主机块中的全0全1不能使用，故实际主机块为（实际每个子网只有30台）：33——62，65——94 97——126，129——156，161——190，193——222§已知子网中可使用15个主机块，求最大可分配的子网数和子网掩码。
IP和子网掩码对照表
IP和子网掩码对照表在计算机网络的世界里，IP 地址和子网掩码就像是房屋的地址和划分区域的边界线，它们共同决定了网络中的数据包如何准确地找到目标。
而 IP 和子网掩码对照表则是帮助我们清晰理解和管理网络的重要工具。
IP 地址，简单来说，就是给网络中的每一台设备分配的一个独特的标识符。
它就像是我们现实生活中的门牌号，让数据能够准确无误地找到对应的设备。
IP 地址通常由四个部分组成，每个部分由 0 到 255之间的数字组成，用点分隔，例如 19216811 。
子网掩码呢，则是用来确定一个 IP 地址所属的网络范围。
它与 IP地址配合使用，告诉网络设备哪些部分是网络地址，哪些部分是主机地址。
子网掩码同样由四个部分组成，通常由连续的 1 和连续的 0 组成。
为了更好地理解IP 和子网掩码的关系，我们来看一些常见的例子。
比如，子网掩码 2552552550 ，对应的网络地址部分就是前三个部分，主机地址部分就是最后一个部分。
如果一个 IP 地址是 192168110 ，子网掩码是 2552552550 ，那么这个 IP 地址所在的网络就是 19216810 ，而 10 则是这个网络中的一台主机。
再比如，子网掩码 25525500 ，网络地址部分就是前两个部分，主机地址部分就是后两个部分。
如果 IP 地址是 172161050 ，子网掩码是25525500 ，那么这个 IP 地址所在的网络就是 1721600 。
接下来，我们来看一个 IP 和子网掩码对照表的示例：｜ IP 地址｜子网掩码｜网络地址｜可用主机地址范围｜广播地址｜｜｜｜｜｜｜｜ 10101010 ｜ 255000 ｜ 10000 ｜ 10001 10255255254 ｜10255255255 ｜｜ 192168150 ｜ 2552552550 ｜ 19216810 ｜ 19216811 1921681254 ｜ 1921681255 ｜通过这个对照表，我们可以清晰地看到每个 IP 地址所在的网络范围，以及可用的主机地址范围和广播地址。
IPv4及子网掩码
A/B/C三类IP地址划分
网络号 主机号
第2、3、4字 节 第3、4字节
例
120.98.108.1
172.16.0.11
A类
B类
第1字节
第1、2字节
C类
第1、2、3字节
第4字节
192.168.0.5
A类与B类地址
A类地址 A类网络最多有27-2=126个 每个A类网络最多有224-2=16777214个主机 B类地址 B类网络最多有214=16384个 每个B类网络最多有216-2=65534个主机
子网地址计算
子网掩码∧ IP地址，结果就是该 IP地址的网络号。
例如：IP地址192.168.1.203，子网掩码255.255.255.224
11000000 10101000 00000001 110 01011 ∧ 11111111 11111111 11111111 111 00000 11000000 01110101 00000001 110 00000 ∴子网地址为：192.168.1.192
例：一个未划分子网的 B 类网络145.13.0.0
我的网络地址 是 145.13.0.0 R2
145.13.3.11 145.13.3.10
145.13.3.101 145.13.7.34 145.13.7.35
R1 R3
网络 145.13.0.0
145.13.7.56
所有到网络 145.13.21.23 145.13.0.0的分组均 145.13.21.9 到达此路由器
254
特殊形式的IP地址
IP地址 网络号
全为0
全为0
用途 主机号
全为0
Host-id
IP地址网段和子网掩码的划分和主机位的计算
IP地址网段和子网掩码的划分和主机位的计算IP地址常采用点分十进制表示方法:X.Y.Y.Y,在这里,X=1--126时称为A类地址;X=128--191时成为B类地址;X=192--223时称为C类地址;如10.202.52.130,因为X=10在1--126范围内所以称为A类地址,默认子网掩码:A类为255.0.0.0;B类为255.255.0.0;C类为255.255.255.0当我们要划分子网用到子网掩码M时,类子网掩码的格式应为:A类为255.M.0.0;B类为255.255.M.0;C类为255.255.255.M. M是相应的子网掩码,如255.255.255.240十进制计算基数:256.等一下我们所有的十进制计算都要用256来进行几个公式变量的说明:Subnet_block:可分配子网块的大小,指在某一子网掩码下的子网的块数.Subnet_num:实际可分配子网数,指可分配子网块中要剔除首,尾两块,这是某一子网掩码下可分配的实际子网数量,它等于Subnet_block-2IP_block:每个子网可分配的IP地址块大小IP_num:每个子网实际可分配的IP地址数,因为每个子网的首,尾IP 地址必须保留(一个为网络地址,一个为广播地址),所以它等于IP_block-2.IP_num也用于计算主机段M:子网掩码(net mask)他们之间的公式如下:M=256-IP_blockIP_block=256/Subnet_block,反之Subnet_block=256/IP_blockIP_num=IP_block-2Subnet_num=Subnet_block-22的冥数:要熟练掌握2^8(256)以内的2的冥数的十进制数,如128=2^7,64=2^6....,这可使我们立即推算出Subnet_block和IP_block数.现在我们举一些例子:一,已知所需子网数12,求实际子网数解:这里实际子网数指Subnet_num,由于12最接近2的冥数为16(2^4),既Subnet_block=16,那么Subnet_num=16-2=14,故实际子网数为14.二,已知一个B类子网每个子网主机数要达到60X255(约相当于X.Y.0.1--X.Y.59.254的数量)个,求子网掩码解:1. 60接近2的冥数为64(2^6),即IP_block=642. 子网掩码M=256-IP_block=256-64=1923. 子网掩码格式B类是:255.255.M.0,所以子网掩码为:255.255.192.0三.如果所需子网数为7,求子网掩码解:1. 7最接近2的冥为8,但8个Subnet_block因为要保留首,尾2个子网块,即8-2=6<7,并不能达到所需子网数,所以应该取2的冥为16,即Subnet_block=162. IP_block=256/Subnet_block=256/16=163. 子网掩码M=256-IP_block=256-16=240四.已知网络地址为211.134.12.0,要有4个子网,求子网掩码及主机段解:1. 211.Y.Y.Y是一个C类网,子网掩码格式为255.255.255.M2. 4个子网,4接近2的冥是8(2^3),所以Subnet_block=8,Subnet_num=8-2=63. IP_block=256/Subnet_block=256/8=324. 子网掩码M=256-IP_block=256-32=2245. 所以子网掩码表示为255.255.255.2246. 因为子网块中的可分配主机又有首,尾两个不能使用,所以可分配6个子网块(Subnet_num),每块32个可分配主机块(IP_block)即:32-63,64-95,96-127,128-159,160-191,192-223首块(0-31)和尾块(224-255)不能使用7. 每个子网块中的可分配主机块又有首,尾两个不能使用(一个是子网网络地址,一个是子网广播地址),所以主机段分别为:33-62,65-94,97-126,129-158,161-190,193-2228. 所以子网掩码为255.255.255.224 主机段共6段为:211.134.12.33--211.134.12.62;211.134.12.65--311.134.12.94;211.134.12.97--211.134.12.126;211.134.12.129--211.134.12.158;211.134.12.161--211.134.12.190;211.134.12.193--211.134.12.222 可以任选其中的4段作为4个子网.介绍子网掩码的两种简便算法IP地址是32位的二进制数值，用于在TCP/IP通讯协议中标记每台计算机的地址。
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IP地址的组成：
◆网络部分（Network）
◆主机部分（Host）网络部分主机部分
IP地址分为A、B、C、D、E五类：其中127.0.0.0是本机回环网址
◆A类地址: 0
1.0.0.0 ～126.255.255.255 (1-126)
私有IP: 10.0.0.0 ～ 10.255.255.255
默认网段数：27 =128(其中0.0.0.0和127.0.0.0不可用)=126
默认主机数：224 -2 = 16777216 - 2 =16777214
默认子网掩码:255.0.0.0 （标准子网掩码）
◆B类地址:10
128.0.0.0 ～ 191.255.255.255 (128-191)
私有IP:172.16.0.0 ～ 172.31.255.255
默认网段数：214 = =16384
默认主机数：216 - 2 = 65536 – 2 = 65534
默认子网掩码:255.255.0.0 （标准子网掩码）
◆C类地址:110网段数算法
192.0.0.0 ～ 223.255.255.255 (192-223)
私有IP:192.168.0.0 ～ 192.168.255.255
默认网段数：221 = 2097152
默认主机数：28 - 2 = 254
默认子网掩码:255.255.255.0 （标准子网掩码）
◆D类地址:1110广播IP地址
224.0.0.0 ～ 239.255.255.255 (224-239)
◆E类地址:1111目前未分配使用
240.0.0.0 ～ 255.255.255.255 (240-255)子网掩码：
1、子网掩码为1 ，对应的IP地址是网络位。
子网掩码为0，对应的IP地址是主机位。
2、子网掩码必须是连续的1，就是合理子网掩码。
算法：
本子网的网络地址：IP 地址与子网掩码进行二进制与，得出就是网络地址。
本子网的广播地址：子网中有几个0，就把IP 地址后的几位换为1. 子网数：有效子网掩码中，有几个1，子网数就是2的几次方。
子网中主机数：有效子网掩码中，有几个0，主机数就是2的几次方减2（其中包含网关）
例1 ： IP ： 192.168.1.177
11000000.10101000.00000001.10110001 子网掩码：255.255.255.224
111111 11.1111111 1.111 1111 1.11100000 本子网的网络地址：
11000000.10101000.00000001.10100000
192. 168. 1. 160 本子网的广播地址： 11000000.10101000.00000001.1011111 1
192. 168. 1. 191 子网数： 23 = 8
子网中的主机数： 25 – 2 = 30（可用的主机数还要减去一个网关）
例2 ：IP ：192.168.1.117 11000000.10101000.00000001.01110101 子网掩码：255.255.254.0 111111 11.1111111 1.111 1111 0.00000000 网络地址： 192.168.0.0 11000000.10101000.00000000.00000000 广播地址：192.168.1.255 11000000.10101000.00000001.1111111 1 子网数： 27 = 128
主机数： 29 - 2 = 510
例3 : IP ：192.168.1.215 11000000.10101000.00000001.11010111 子网掩码：255.255.255.252 1111111 1.1111111 1.1 111111 1.11111100 网络地址：192.168.1.212 11000000.10101000.00000001.11010100 广播地址：192.168.1.215 11000000.10101000.00000001.11010111 子网数： 26 = 64
主机数： 22 - 2 = 2
子网掩码 1的个数 子网数 主机数
255.255.255.128 25 2 126
255.255.255.192 26 4 64
255.255.255.224 27 8 32
255.255.255.240 28 16 14
255.255.255.248 29 32 6
255.255.255.252 30 64 2 0 128 192 255 224 160 64 96 32 31 63 95 127 159 191 223。