计算机网络（14）ip地址超详解
IPv4地址可以分为五大类：A类、B类、C类、D类和E类，其中A、B、C类地址常用于实际的网络地址分配，D类用于多播，E类是保留地址。在计算网络中可能的网络数量和每个网络中的主机数量时，需要根据IP 地址的类别或CIDR 子网掩码来分析。1. 基本概念：IP 地址长度：IPv4 地址总长度为32 位。网络部分：IP 地址前面的一部分位表示网络 ID。主机部分：IP 地址后面的一部分位表示主机 ID
先看图：
注意看第三列蓝色标注的点不会改变，A类地址第一个比特只会是0，B类是10，C类是110，D类是1110，E类是1111.
IPv4地址根据其用途和网络规模的不同，分为五个主要类别（A、B、C、D、E），其中前三类（A、B、C）是用于分配给终端设备的，D类和E类是保留地址，通常不分配给普通用户。具体分类如下：
-
A类地址（Class A）：
- 地址范围：
0.0.0.0到127.255.255.255 - 网络部分：第一个字节（8位）
- 默认子网掩码：
255.0.0.0（/8） - 适用于大型网络，支持大规模主机。
- 示例：
10.0.0.1
- 地址范围：
-
B类地址（Class B）：
- 地址范围：
128.0.0.0到191.255.255.255 - 网络部分：前两个字节（16位）
- 默认子网掩码：
255.255.0.0（/16） - 适用于中型网络，支持中等规模的主机数。
- 示例：
172.16.0.1
- 地址范围：
-
C类地址（Class C）：
- 地址范围：
192.0.0.0到223.255.255.255 - 网络部分：前三个字节（24位）
- 默认子网掩码：
255.255.255.0（/24） - 适用于小型网络，通常用于局域网。
- 示例：
192.168.1.1
- 地址范围：
-
D类地址（Class D）：
- 地址范围：
224.0.0.0到239.255.255.255 - 用途：多播地址（Multicast），用于将数据包发送给多个接收者。
- 不用于普通主机地址分配。
- 示例：
233.0.0.1
- 地址范围：
-
E类地址（Class E）：
- 地址范围：
240.0.0.0到255.255.255.255 - 用途：保留地址，通常用于实验性或未来使用，普通用户不可使用。
- 示例：
250.0.0.1
- 地址范围：
特殊地址范围：
- 环回地址（Loopback Address）：
127.0.0.0到127.255.255.255，用于本机测试和诊断。 - 私有地址（Private Address）：
- A类：
10.0.0.0到10.255.255.255 - B类：
172.16.0.0到172.31.255.255 - C类：
192.168.0.0到192.168.255.255这些地址在局域网内部使用，不会在公网路由中转发。
- A类：
总结：
IPv4地址可以分为五大类：A类、B类、C类、D类和E类，其中A、B、C类地址常用于实际的网络地址分配，D类用于多播，E类是保留地址。
在计算网络中 可能的网络数量 和 每个网络中的主机数量 时，需要根据 IP 地址的类别 或 CIDR 子网掩码 来分析。以下是计算方法的详细讲解：
1. 基本概念：
- IP 地址长度：IPv4 地址总长度为 32 位。
- 网络部分：IP 地址前面的一部分位表示网络 ID。
- 主机部分：IP 地址后面的一部分位表示主机 ID。
2. 分类计算：
（1）网络数量
- 网络数量取决于网络 ID 的位数： 网络数量=2^网络 ID 的位数
（2）每个网络的主机数量
- 主机数量取决于主机 ID 的位数： 主机数量=2主机 ID 的位数−2\text{主机数量} = 2^{\text{主机 ID 的位数}} - 2主机数量=2主机 ID 的位数−2 （减去 2 是因为一个地址用于网络地址，一个用于广播地址）
3. 按类别计算
对于 A 类、B 类、C 类 IP 地址：
-
A 类：
- 网络 ID：8 位。
- 主机 ID：24 位。
- 可能的网络数量：2^7 = 128（0 和 127 保留）。
- 每个网络的主机数量：2^{24} - 2 = 16,777。
-
B 类：
- 网络 ID：16 位。
- 主机 ID：16 位。
- 可能的网络数量：42^{14} = 16,384（前 2 位固定为 10）。
- 每个网络的主机数量：2^{16} - 2 = 65,534。
-
C 类：
- 网络 ID：24 位。
- 主机 ID：8 位。
- 可能的网络数量：2^{21} = 2,097,152（前 3 位固定为 110）。
- 每个网络的主机数量 2^{8} - 2 = 254
4. 使用子网掩码计算（CIDR 表示法）
给定一个 CIDR 表示法 IP 地址：192.168.1.0/28
- 网络部分： 子网掩码
/28表示网络部分占 28 位。 - 主机部分： 剩余的位数为 32−28=4 位。
- 计算：
- 网络数量：2^{28}
- 每个网络的主机数量： 2^4 - 2 = 14（减 2 为网络地址和广播地址）。
Subnet Mask 和 Slash Notation 的详解
在计算机网络中，子网掩码（Subnet Mask） 和 斜杠表示法（Slash Notation） 都是用来描述网络中 IP 地址划分的方式，尤其是用于区分 网络部分 和 主机部分。以下是两者的详细解释：
1. Subnet Mask（子网掩码）
定义： 子网掩码是一种 32 位的二进制数，与 IPv4 地址一样分为四个 8 位（1 字节），通常以 点分十进制 表示，用来标识 IP 地址的 网络部分 和 主机部分。
子网掩码规则：
- 子网掩码由一串连续的 1 和后续的 0 组成：
- 连续的 1 表示网络部分。
- 连续的 0 表示主机部分。
- 例如：
- 子网掩码
255.255.255.0对应的二进制是：11111111.11111111.11111111.00000000- 前 24 位为网络部分。
- 后 8 位为主机部分。
- 子网掩码
常见子网掩码：
| Class | Subnet Mask | Binary Representation | CIDR Notation |
|---|---|---|---|
| A | 255.0.0.0 | 11111111.00000000.00000000.00000000 | /8 |
| B | 255.255.0.0 | 11111111.11111111.00000000.00000000 | /16 |
| C | 255.255.255.0 | 11111111.11111111.11111111.00000000 | /24 |
2. Slash Notation（斜杠表示法 / CIDR 表示法）
定义： 斜杠表示法（也叫 CIDR，Classless Inter-Domain Routing）用 斜杠 / 后面接数字 来表示网络部分的位数，简化了子网掩码的表示。
示例：
-
192.168.1.0/24/24表示子网掩码有 24 位是网络部分。- 对应的子网掩码是：
255.255.255.0。
-
10.0.0.0/8/8表示子网掩码有 8 位是网络部分。- 对应的子网掩码是：
255.0.0.0。
3. Subnet Mask 与 Slash Notation 的换算
子网掩码和斜杠表示法可以互相转换：
- 步骤：
- 将斜杠后面的数字（网络部分位数）转为连续的
1，补充为 32 位。 - 按每 8 位划分为十进制，得到子网掩码。
- 将斜杠后面的数字（网络部分位数）转为连续的
换算表：
| CIDR Notation | Subnet Mask | Host Bits | Number of Hosts |
|---|---|---|---|
| /8 | 255.0.0.0 | 24 | 2^{24} - 2 = 16,777,2142 |
| /16 | 255.255.0.0 | 16 | 2^{16} - 2 = 65,534 |
| /24 | 255.255.255.0 | 8 | 2^8 - 2 = 254 |
| /30 | 255.255.255.252 | 2 | 2^2 - 2 = 2 |
4. 子网掩码的作用
- 划分网络和主机部分：
- 子网掩码用于告诉路由器或设备，某个 IP 地址属于哪一个网络。
- 子网划分：
- 子网掩码允许将一个大的网络划分为多个小的网络，以提高网络效率。
在 IPv4 中，主机可以通过不同的方式进行通信，具体方式取决于 IP 地址的类型和用途。以下是主机使用 IPv4 地址进行通信的主要方式：
1. 单播通信（Unicast Communication）
定义:
- 单播是指一个主机直接与另一个主机通信。
- 通信的目标是一个唯一的 IPv4 地址。
应用场景:
- 常见的点对点通信，如网页浏览、文件传输等。
示例:
- 主机 A（192.168.1.1）与主机 B（192.168.1.2）通信。
- 单播 IP 地址范围：所有非保留地址（例如，不是广播或多播地址）。
2. 广播通信（Broadcast Communication）
定义:
- 广播是指一台主机向同一子网内的所有主机发送消息。
- 目标地址是广播地址，通常以
.255结尾。
类型:
- 有限广播（Limited Broadcast）:
- 地址：
255.255.255.255。 - 用于当前网络的所有设备通信，不会路由到其他网络。
- 地址：
- 直接广播（Directed Broadcast）:
- 地址：子网的广播地址，如
192.168.1.255。 - 用于特定子网中的所有设备。
- 地址：子网的广播地址，如
应用场景:
- ARP 请求。
- 动态主机配置协议（DHCP）广播请求。
3. 多播通信（Multicast Communication）
定义:
- 多播是指一台主机向一个多播组中的多个主机发送消息，而不是所有主机。
- 目标地址是多播地址（224.0.0.0 - 239.255.255.255）。
应用场景:
- 视频会议、流媒体广播。
- 路由协议（如 OSPF、EIGRP）使用多播来交换信息。
示例:
- IP 地址
224.0.0.5是 OSPF 路由协议使用的多播地址。
4. 任播通信（Anycast Communication）
定义:
- 任播是指一组主机共享一个 IP 地址，消息发送到最靠近的主机（通常通过路由协议确定）。
应用场景:
- CDN（内容分发网络）优化用户请求。
- 数据中心的负载均衡。
注意:
- IPv4 中任播通常通过特殊配置实现，并不直接由地址分类支持。
5. 点对点通信（Peer-to-Peer Communication）
定义:
- 点对点通信是指两个主机直接通信，无需中间服务器。
应用场景:
- 文件共享（如 BitTorrent）。
- 在线语音或视频聊天。
6. 静态 IP 和动态 IP 通信
定义:
- 静态 IP: 主机被分配固定的 IP 地址。
- 动态 IP: 主机从 DHCP 服务器动态分配一个临时 IP 地址。
应用场景:
- 静态 IP 通常用于服务器、打印机等需要固定地址的设备。
- 动态 IP 常用于客户端设备，如笔记本电脑、手机等。
总结
主机在 IPv4 网络中可以通过单播、广播、多播和任播等方式通信，不同的方式适用于不同的应用场景：
- 单播：一对一通信（常规传输）。
- 广播：一对所有（局域网内）。
- 多播：一对多（特定组）。
- 任播：一对最近（高效路由选择）。
我看到题目提到了 192.168.17.9 这个 IP 地址，并且要求找出该网络的 地址数量、起始地址 和 结束地址。
这是一个 Class C 网络，它的默认子网掩码是 255.255.255.0，也就是 /24。
步骤 1：计算总地址数量
- Class C 网络中，主机部分有 8 位。
- 总地址数量： 2^8 = 256个地址。
- 其中 2 个地址是特定的，分别是网络地址和广播地址，因此 可用主机地址数量为 256-2=254 个。
步骤 2：确定网络的起始地址和结束地址
- 网络地址：它是该网络的第一个地址，通常是 IP 地址的最后一部分（主机部分）全为 0。
- 广播地址：它是该网络的最后一个地址，通常是 IP 地址的最后一部分（主机部分）全为 1。
举例：192.168.17.9 网络
- IP 地址：192.168.17.9
- 子网掩码：255.255.255.0
网络的起始地址是：192.168.17.0 （起始地址是网络地址，用来标记网络本身）
广播地址是：192.168.17.255 （结束地址是广播地址，用来向网络中所有设备广播数据）
可用主机地址范围是：192.168.17.1 到 192.168.17.254（可用的主机地址是网络地址和广播地址之间的地址范围）
总结：
- 总地址数量：256
- 起始地址：192.168.17.0
- 结束地址（广播地址）：192.168.17.255
- 可用主机地址范围：192.168.17.1 到 192.168.17.254
私有 IP 地址（Private IP Address） 是在专用网络中使用的一种 IP 地址范围，用于设备间通信。它不能直接用于互联网通信，必须通过网络地址转换（NAT）或代理服务器连接到公共网络。私有 IP 地址是由 互联网工程任务组（IETF） 在 RFC 1918 中定义的。
私有 IP 地址的范围
根据 IPv4 协议，私有 IP 地址的范围如下：
| 地址类别 | 私有 IP 范围 | 子网掩码 | 可用地址数量（不包含网络和广播地址） |
|---|---|---|---|
| A 类 | 10.0.0.0 - 10.255.255.255 |
255.0.0.0 或 /8 |
16,777,214 |
| B 类 | 172.16.0.0 - 172.31.255.255 |
255.240.0.0 或 /12 |
1,048,574 |
| C 类 | 192.168.0.0 - 192.168.255.255 |
255.255.0.0 或 /16 |
65,534 |
- 私有地址与 公共 IP 地址（Public IP Address） 不同，公共地址是分配给互联网上的设备，私有地址只能在内部网络中使用。
为什么使用私有 IP 地址？
-
地址节约：
- 全球 IPv4 地址有限，私有 IP 地址可以无限次重复使用在不同的内部网络中，从而节省公共 IP 地址的使用。
-
安全性：
- 私有 IP 地址无法直接通过互联网访问，因此增加了一层安全性，防止外部攻击直接到达内部设备。
-
灵活性：
- 私有 IP 地址为企业和家庭网络提供了更多的灵活性，无需向互联网服务提供商（ISP）购买额外的 IP 地址。
工作原理
-
内部通信：
- 使用私有 IP 地址的设备可以在同一网络中直接通信。例如，一台电脑和打印机在家庭网络中可以通过私有 IP 地址直接相互访问。
-
连接互联网：
- 私有 IP 地址不能直接访问互联网。需要通过 NAT（网络地址转换）将私有 IP 地址映射为公共 IP 地址，再通过公共 IP 地址访问外部网络。
使用私有 IP 地址的场景
-
家庭网络：
- 路由器通常使用私有 IP 地址，如
192.168.1.1，为家中的设备分配地址（如192.168.1.2到192.168.1.254）。
- 路由器通常使用私有 IP 地址，如
-
企业内部网络：
- 大型企业可以使用 A 类或 B 类私有 IP 地址范围，为办公设备（如电脑、服务器和打印机）分配地址。
-
数据中心和云网络：
- 云计算平台（如 AWS、Azure）在虚拟网络中使用私有 IP 地址管理虚拟机之间的通信。
私有 IP 地址与 NAT（网络地址转换）
- NAT 是私有网络和公共互联网之间的重要桥梁：
- 路由器将内部网络的私有 IP 地址转换为一个公共 IP 地址。
- 例如：
- 私有网络设备：
192.168.1.2→ NAT → 公共 IP 地址：203.0.113.1
- 私有网络设备：
- 这样，多个设备可以通过一个公共 IP 地址访问互联网。
如何查看设备的私有 IP 地址？
-
Windows 系统：
- 打开命令提示符（cmd）。
- 输入命令：
ipconfig。 - 查看“IPv4 地址”字段，例如：
192.168.1.100。
-
Linux 系统：
- 打开终端。
- 输入命令：
ifconfig或ip addr。 - 查看网络接口的 IP 地址。
-
macOS 系统：
- 打开“系统偏好设置”。
- 选择“网络”。
- 查看当前连接网络的 IP 地址。
-
路由器的私有 IP 地址：
- 通常可以在浏览器地址栏中输入
192.168.1.1或192.168.0.1进入路由器的管理页面。
- 通常可以在浏览器地址栏中输入
IPv6 中的私有地址
IPv6 的私有地址称为 唯一本地地址（ULA），范围是：
FC00::/7
它类似于 IPv4 的私有地址，但有更大的地址空间。
常见问题
-
私有 IP 地址可以访问互联网吗？
- 不可以。需要通过 NAT 或代理服务器将私有地址转换为公共 IP 地址。
-
私有 IP 地址能重复使用吗？
- 可以。在不同的网络中，私有地址可以无限次重复使用，但在同一网络中不能重复。
-
能否手动设置私有 IP 地址？
- 可以。设备可以使用 DHCP 自动获取私有地址，也可以手动设置静态私有 IP 地址。
公共 IP 地址（Public IP Address）详解
公共 IP 地址 是分配给互联网上设备的唯一地址，用于设备间直接通信。它由 互联网号码分配机构（IANA） 统一分配，并通过各地区的互联网注册机构（RIR）进一步分发给 ISP 和最终用户。每个公共 IP 地址在全球范围内都是唯一的，确保互联网上设备能够相互识别和通信。
公共 IP 地址的范围
IPv4 的公共 IP 地址范围如下（排除私有地址和保留地址）：
| 地址类别 | 范围 | 子网掩码 | 说明 |
|---|---|---|---|
| A 类 | 1.0.0.0 - 126.255.255.255 |
255.0.0.0 |
为大型网络分配 |
| B 类 | 128.0.0.0 - 191.255.255.255 |
255.255.0.0 |
为中型网络分配 |
| C 类 | 192.0.1.0 - 223.255.255.255 |
255.255.255.0 |
为小型网络分配 |
- 公共 IP 地址的范围中排除了私有 IP 地址 (
10.x.x.x、172.16.x.x-172.31.x.x和192.168.x.x) 和特殊保留地址（如广播地址、环回地址127.0.0.1）。
公共 IP 地址的特点
-
全球唯一性：
- 每个公共 IP 地址在全球范围内是唯一的，确保互联网上的设备可以通过这个地址进行唯一标识和定位。
-
直接访问互联网：
- 公共 IP 地址的设备可以直接与其他互联网设备通信，无需通过 NAT。
-
路由能力：
- 公共 IP 地址是全球互联网路由系统的一部分，可以通过路由器在全球范围内转发。
-
有限资源：
- IPv4 的公共 IP 地址只有约 43 亿个，由于互联网设备的迅速增加，IPv4 公共地址已接近耗尽，促使 IPv6 的广泛部署。
公共 IP 地址的分配方式
公共 IP 地址通过以下方式分配：
-
静态公共 IP 地址：
- 长期分配给一个特定设备或服务器，适用于需要固定地址的场景，如托管网站、服务器等。
- 优势：地址固定，便于远程访问和管理。
- 劣势：分配成本较高。
-
动态公共 IP 地址：
- 由 ISP 通过 DHCP 动态分配，适用于普通家庭或企业用户。
- 优势：节省公共地址资源，成本低。
- 劣势：地址会定期变化，可能会影响某些需要稳定 IP 的应用。
公共 IP 地址的用途
-
设备直接连接互联网：
- 公共 IP 地址用于标识连接互联网的设备，如服务器、网站主机、云服务等。
-
托管服务：
- 企业和个人网站需要公共 IP 地址以供全球访问。
-
远程访问：
- 使用公共 IP 地址，可以通过远程桌面、SSH 等方式访问远程设备。
-
网络游戏和在线服务：
- 公共 IP 地址允许设备直接与游戏服务器或其他设备交互。
IPv4 公共 IP 地址耗尽
由于 IPv4 地址的限制（约 43 亿个地址），随着互联网设备的激增，公共 IPv4 地址几乎全部耗尽。为解决这一问题：
-
引入 IPv6：
- IPv6 提供了 128 位地址空间，总共有 340 座“百亿亿亿”（21282^{128}2128）个地址，可完全满足未来需求。
- IPv6 的公共地址范围从
2000::/3开始。
-
NAT（网络地址转换）：
- 使用 NAT 技术，多个设备共享一个公共 IP 地址，通过私有 IP 地址与外部网络通信。
如何查找设备的公共 IP 地址？
-
通过浏览器：
- 打开浏览器，访问网站如 whatismyipaddress.com 或 ipinfo.io。
- 网站会直接显示当前设备的公共 IP 地址。
-
通过命令行：
- 使用
curl或其他工具获取公共 IP 地址：curl ifconfig.me
- 使用
公共 IP 地址 vs 私有 IP 地址
| 特性 | 公共 IP 地址 | 私有 IP 地址 |
|---|---|---|
| 定义 | 在互联网中唯一，全球可访问 | 仅在局域网中使用，不能直接访问互联网 |
| 分配 | 由 IANA 或 ISP 分配 | 由路由器或 DHCP 动态分配 |
| 使用范围 | 全球互联网 | 家庭网络、企业网络等局域网 |
| 路由 | 可路由至任何互联网设备 | 只能在同一局域网中路由 |
| 转换 | 无需转换 | 通过 NAT 转换为公共 IP 地址 |
| 示例范围 | 8.8.8.8（谷歌 DNS 服务器） |
192.168.1.1（家庭路由器 IP） |
常见问题
-
公共 IP 地址可以手动设置吗？
- 如果 ISP 提供静态公共 IP 地址，可以手动配置在设备上。
- 动态公共 IP 地址由 ISP 自动分配，用户无法直接控制。
-
公共 IP 地址是固定的吗？
- 静态公共 IP 地址是固定的；动态公共 IP 地址会根据 ISP 的分配周期更换。
-
一个设备能有多个公共 IP 地址吗？
- 是的，例如服务器可以绑定多个公共 IP 地址，用于不同的服务或虚拟机。
-
能否从公共 IP 地址反查设备位置？
- 公共 IP 地址通常可用于估算设备的地理位置，但并不精确（基于 ISP 的位置）。
在家庭网络中，一台电脑通过路由器连接互联网，通常会使用 私有 IP 地址。下面是具体情况的分析：
电脑的 IP 地址：私有 IP 地址
-
分配方式：
- 路由器会使用 DHCP（动态主机配置协议） 动态分配一个 私有 IP 地址 给连接的设备（如电脑、手机等）。
- 私有 IP 地址通常在以下范围内（根据 RFC 1918 标准）：
- 10.0.0.0 - 10.255.255.255
- 172.16.0.0 - 172.31.255.255
- 192.168.0.0 - 192.168.255.255
-
作用：
- 私有 IP 地址只在局域网（LAN）内有效，不能直接用于访问互联网。
- 例如，家庭网络中常见的私有 IP 地址格式是
192.168.x.x。
-
路由器的作用：
- 当电脑向外部互联网发送请求时，路由器会通过 网络地址转换（NAT） 把私有 IP 转换成公共 IP 地址。
路由器的 IP 地址：公共 IP 地址
-
路由器的外网接口（WAN）：
- 路由器从 互联网服务提供商（ISP） 获取一个 公共 IP 地址，这是用于与互联网直接通信的地址。
- 例如，路由器的公共 IP 地址可能是
123.45.67.89。
-
路由器的内网接口（LAN）：
- 路由器在局域网内充当 DHCP 服务器，分配私有 IP 地址（如
192.168.1.x）给局域网中的设备。
- 路由器在局域网内充当 DHCP 服务器，分配私有 IP 地址（如
简化通信流程
假设电脑的私有 IP 是 192.168.1.5，路由器的公共 IP 是 123.45.67.89，当电脑访问互联网时：
-
发送请求：
- 电脑（私有 IP）通过路由器，发送访问目标网站的请求（如
www.google.com）。 - 路由器的 NAT 功能将请求的来源地址改为其公共 IP 地址（
123.45.67.89）。
- 电脑（私有 IP）通过路由器，发送访问目标网站的请求（如
-
接收响应：
- 目标网站将响应数据发送到路由器的公共 IP 地址。
- 路由器根据 NAT 表，将响应数据转发回对应的私有 IP 地址（
192.168.1.5）。
总结
- 电脑使用的是私有 IP 地址（如
192.168.1.5）。 - 路由器使用的是公共 IP 地址（如
123.45.67.89）来与互联网通信。 - 私有 IP 地址是局域网内设备之间通信使用的，而公共 IP 地址是路由器与互联网之间通信的唯一标识。
这张图片描述了子网划分的五个步骤，具体如下：
- 确定IP地址的类别并记录默认子网掩码。
- 将默认子网掩码转换为二进制形式。
- 记录每个子网所需的主机数量，找到子网生成器（SG）和八位组的位置。
- 生成新的子网掩码。
- 使用子网生成器（SG）在适当的八位组位置生成网络范围（子网）
下面是一个简单的列子：
1. 示例：Class C网络子网划分
假设有一个Class C网络 192.168.1.0/24，需要划分成4个子网。
-
确定子网数量：
- 4个子网 = 2^2，所以需要再添加2位子网位（Subnet Bits）。
- 原掩码
/24-> 新掩码/26（24 + 2）。
-
每个子网的主机数：
- 剩余主机位 = 32 - 26 = 6。
- 每个子网的主机数 = 2^6 - 2 = 62。
问题1：要将 IP 地址 216.21.5.0 划分为每个子网至少包含 30 个主机的子网，可以按照以下步骤完成子网划分：
问题背景：
- 原始网络： Class C 网络，默认子网掩码为
255.255.255.0（即/24）。 - 目标： 需要将该网络划分为多个子网，每个子网能容纳 30 台主机。
步骤解析：
1. 确定所需主机位数：
-
每个子网需要容纳 30 台主机。
-
主机位数计算公式：
2^m - 2 ≥主机数量- 2^m：m 位主机位可提供的总地址数。
- 减去 2 是因为需要保留网络地址和广播地址。
对于 30 台主机：
2^m-2>=30 即2^m.=32 m=5 -
主机位数为 5。
2. 确定子网掩码：
- IPv4 地址总长度为 32 位。
- 网络部分长度 = 32−主机位数=32−5=27。
- 新的子网掩码为
/27， - 11111111.11111111.11111111.11100000（前27位为一，表示网络部分，后五位为零，表示主机部分）
- 即： 255.255.255.224（最后一个字节的二进制为
11100000，换算成十进制为 224）。
3. 子网数量：
- 子网数量公式： 子网数量 = 2^增加的子网位数
- 原网络掩码为
/24，现在掩码为/27，增加了 27−24=3位子网位。 - 子网数量为： 2^3 = 8 个子网
4. 每个子网的地址范围：
- 每个子网包含的地址数为 2^5 = 32（包括网络地址和广播地址）。
- 主机地址范围为： 有效主机数=32−2=30
子网划分如下：
- 子网 1：
216.21.5.0 - 216.21.5.31- 网络地址：
216.21.5.0 - 广播地址：
216.21.5.31 - 可用主机：
216.21.5.1 - 216.21.5.30
- 网络地址：
- 子网 2：
216.21.5.32 - 216.21.5.63- 网络地址：
216.21.5.32 - 广播地址：
216.21.5.63 - 可用主机：
216.21.5.33 - 216.21.5.62
- 网络地址：
- 子网 3：
216.21.5.64 - 216.21.5.95- 网络地址：
216.21.5.64 - 广播地址：
216.21.5.95 - 可用主机：
216.21.5.65 - 216.21.5.94
- 网络地址：
以此类推，直到第 8 个子网。
总结：
- 新子网掩码：
/27（255.255.255.224）。 - 子网数量： 8 个。
- 每个子网的主机范围： 每个子网 30 台有效主机。
- 子网划分范围： 每个子网间隔 32 个地址（从
0开始递增）。
在这道题中，我们需要确定哪些子网掩码是 无效的（Invalid Subnet Mask）。判断一个子网掩码是否有效的规则如下：
子网掩码的规则
-
子网掩码必须由连续的 1 组成，后面全是 0。
- 示例有效的掩码：
11111111.11111111.00000000.00000000（十进制：255.255.0.0） - 示例无效的掩码：
11111111.11111100.00000010.00000000（因为有断开的1）
- 示例有效的掩码：
-
子网掩码的每个八位（字节）必须是以下值之一：
- 0, 128, 192, 224, 240, 248, 252, 254, 255（这些值对应的是前几个连续的1和后面的0）。
选项解析
我们依次检查各选项：
a. 255.240.0.0
- 二进制形式：
11111111.11110000.00000000.00000000 - 是有效的子网掩码，因为全是连续的1，后面全是0。
b. 248.0.0.0
- 二进制形式：
11111000.00000000.00000000.00000000 - 是无效的子网掩码，因为子网掩码的首字节不应该是
248。首字节应该始终为255。
c. 255.255.128.0
- 二进制形式：
11111111.11111111.10000000.00000000 - 是有效的子网掩码。
d. 255.255.255.252
- 二进制形式：
11111111.11111111.11111111.11111100 - 是有效的子网掩码。
e. 255.255.242.0
- 二进制形式：
11111111.11111111.11110010.00000000 - 是无效的子网掩码，因为第三个字节的值
242在二进制中不是连续的1和0。
结论
无效的子网掩码是：
- b. 248.0.0.0
- e. 255.255.242.0
这张图片的问题是：“如何将主机的情绪从悲伤变为快乐？”配套的网络信息是 IP 地址 192.168.1.127 和子网掩码 255.255.255.224。我们需要分析子网划分并确定主机问题所在。
分析过程
1. 子网掩码分析
子网掩码 255.255.255.224 表示这是一个 /27 的网络：
- 子网掩码的二进制形式为
11111111.11111111.11111111.11100000。 - 借用了 3 位主机位，用于划分子网，2^3 = 8个子网。
- 每个子网有 2^{32 - 27} = 2^5 = 32个 IP 地址，其中：
- 1 个为网络地址。
- 1 个为广播地址。
- 有效主机地址数为 32−2=30。
2. 确定主机所属子网
IP 地址 192.168.1.127 落在某个子网中，计算如下：
- 每个子网范围为 323232 个地址。
- 子网起始地址计算：
192.168.1.0, 192.168.1.32, 192.168.1.64, ... - 查找
192.168.1.127所在的子网：192.168.1.96 - 192.168.1.127是最后一个子网范围。- 网络地址：
192.168.1.96 - 广播地址：
192.168.1.127
3. 问题定位
IP 192.168.1.127 是当前子网的广播地址，广播地址不能分配给主机，（这个很重要必须记住）（网络地址也不能分配给主机）因此主机无法正常通信。
解决方案
要让主机变得“快乐”（正常通信），需要将其分配到有效主机 IP 范围内。例如，将 IP 改为 192.168.1.126 或其他地址：
- 有效主机范围：
192.168.1.97 - 192.168.1.126。 - 确保子网掩码保持为
255.255.255.224。
验证通信
- 修改主机 IP。
- 使用
ping测试连接其他主机或网关。 - 验证主机是否可以正常通信。
这样主机的情绪从“悲伤”变成“快乐”！ 😊
根据这张图片，问题是主机无法正常通信（"悲伤的主机"）。让我们分析原因并解决问题。
已知信息
- 主机 IP 地址：
172.15.68.65 - 子网掩码：
255.255.255.240 - 默认网关：
172.15.68.62 - 路由器接口（网关）IP 地址：
172.15.68.62 - 路由器子网掩码：
255.255.255.240
分析
1. 子网划分
子网掩码 255.255.255.240 表示子网为 /28：
- 子网掩码二进制：
11111111.11111111.11111111.11110000。 - 借用了 4 位主机位用于子网划分。
- 每个子网包含 2^4 = 16个 IP 地址，其中：
- 1 个为网络地址。
- 1 个为广播地址。
- 有效主机数：16−2=14
子网的 IP 范围按增量 16计算：
- 第一个子网：
172.15.68.0 - 172.15.68.15 - 第二个子网：
172.15.68.16 - 172.15.68.31 - 第三个子网：
172.15.68.32 - 172.15.68.47 - 第四个子网：
172.15.68.48 - 172.15.68.63 - 第五个子网：
172.15.68.64 - 172.15.68.79
2. 主机和网关验证
- 主机
172.15.68.65位于子网172.15.68.64 - 172.15.68.79。 - 默认网关
172.15.68.62位于子网172.15.68.48 - 172.15.68.63。
因此，主机和默认网关不在同一子网内，主机无法正常通信。
解决方案
要使主机能够正常通信，必须确保主机和默认网关位于同一子网内（这个也很重要必须记住）。可以采取以下措施之一：
方案 1：修改主机 IP 地址
将主机 IP 地址调整到与默认网关同一子网中，例如：
- 主机 IP 地址：
172.15.68.50。 - 子网范围：
172.15.68.48 - 172.15.68.63。 - 有效主机范围：
172.15.68.49 - 172.15.68.62。
方案 2：修改默认网关 IP 地址
将默认网关调整到主机所在子网中，例如：
- 网关 IP 地址：
172.15.68.66。 - 子网范围：
172.15.68.64 - 172.15.68.79。 - 有效主机范围：
172.15.68.65 - 172.15.68.78。
方案 3：调整子网掩码
如果子网掩码可以修改，则使用更大的子网（例如 /27 或 255.255.255.224），使主机和网关同属一个子网。
根据这张图片中的问题，我们需要计算给定 IP 地址块的网络地址。
已知信息
- 给定主机 IP 地址：
25.34.12.56 - CIDR 表示法：
/16- 子网掩码为
255.255.0.0。
- 子网掩码为
计算网络地址的步骤
-
将 IP 地址和子网掩码转换为二进制：
IP 地址：
25.34.12.5625 -> 0001100134 -> 00100010 12 -> 00001100 56 -> 00111000 -
完整二进制形式：
00011001.00100010.00001100.00111000子网掩码：
255.255.0.0（对应/16）255 -> 11111111 255 -> 11111111 0 -> 00000000 0 -> 00000000完整二进制形式：
11111111.11111111.00000000.00000000 -
进行按位与运算 (AND)： 将 IP 地址与子网掩码进行按位与运算：
00011001.00100010.00001100.00111000 (IP 地址) AND 11111111.11111111.00000000.00000000 (子网掩码------------------------------------------------- 00011001.00100010.00000000.00000000 (网络地址) -
转换回十进制： 网络地址为：
00011001 -> 25 00100010 -> 34 00000000 -> 0 00000000 -> 0网络地址：
25.34.0.0
答案
该地址块的网络地址是：25.34.0.0
主机 IP 地址是 25.34.12.56，它是 A 类地址 的范围（0.0.0.0 到 127.255.255.255）。但需要注意的是，CIDR（无类别域间路由，Classless Inter-Domain Routing）机制已经打破了传统 A/B/C 类地址的限制，因此可以灵活地通过子网掩码将地址划分为任意大小的网络。
传统分类和子网掩码的关系
- A 类地址默认子网掩码是
255.0.0.0或/8。 - B 类地址默认子网掩码是
255.255.0.0或/16。 - C 类地址默认子网掩码是
255.255.255.0或/24。
然而，在给定问题中：
- 子网掩码是
255.255.0.0（/16），这对应于 B 类地址的默认子网掩码，但 CIDR 不再关心地址的原始分类，只看子网掩码。 - 也就是说，不论这个地址本身是 A 类，子网掩码
/16确定了它的子网范围。
要确定 IP 块 25.31.12.56/16 的最后一个地址（广播地址），按照以下步骤进行计算：
步骤 1：分析子网掩码
子网掩码 /16 表示：
- 前 16 位是网络位。
- 剩下的 16 位是主机位。
这意味着：
- 网络地址由前 16 位确定。
- 剩下的 16 位用于主机地址分配，范围从全 0 到全 1。
子网掩码的二进制表示：
复制代码
11111111.11111111.00000000.00000000（即 255.255.0.0）
步骤 2：计算网络地址
通过将给定 IP 地址 25.31.12.56 的主机位全部清零来确定网络地址：
- IP 地址的二进制表示：
复制代码
25 => 00011001 31 => 00011111 12 => 00001100 56 => 00111000 IP 地址： 00011001.00011111.00001100.00111000 - 主机位清零：
00011001.00011111.00000000.00000000 - 转换为十进制：
25.31.0.0
网络地址：25.31.0.0
步骤 3：计算广播地址
通过将主机位全部设置为 1 来确定广播地址：
- 主机位全为 1：
00011001.00011111.11111111.11111111 - 转换为十进制：
25.31.255.255
广播地址：25.31.255.255
答案
IP 块 25.31.12.56/16 的**最后一个地址（广播地址）**是：25.31.255.255
问题解析：
题目要求一个 Class B 网络划分成 64 个子网，求子网掩码。以下是详细计算步骤：
步骤 1：理解 Class B 网络的特点
- Class B 的默认子网掩码是 255.255.0.0，也就是 /16。
- 子网掩码的任务是增加一些位（从主机位借用）来表示子网。
步骤 2：需要多少子网位？
- 需要 64 个子网。
- 子网的数量公式为： 2^n≥64其中 n是借用的主机位数。
- 解方程： n=log2(64)=6因此，需要从主机部分借用 6 位 来表示子网。
步骤 3：新的子网掩码
-
原始 Class B 的掩码是 /16，表示网络部分占 16 位。
-
现在需要再增加 6 位表示子网，因此新的子网掩码是：
16+6=22子网掩码为 /22。
-
对应的十进制表示是：
- 前 22 位为 1（网络位）：
11111111.11111111.11111100.00000000 - 转换为十进制：
255.255.252.0
- 前 22 位为 1（网络位）：
步骤 4：答案
子网掩码为：
255.255.252.0 (或 /22)
Fixed-Length Subnet Masking (FLSM) 和 Variable-Length Subnet Masking (VLSM) 的区别
1. Fixed-Length Subnet Masking (FLSM)
FLSM 是指对所有子网都使用 相同长度 的子网掩码进行划分，每个子网中包含相同数量的主机地址。这种方式的优点是简单易用，但灵活性较差，容易导致 IP 地址的浪费。
特点：
- 子网掩码固定：所有子网的子网掩码相同。
- 子网大小相等：每个子网的主机地址数量相同。
- IP 地址浪费较多：如果有的子网需要少量地址，仍然分配了过多的主机地址。
计算步骤：
- 确定网络的总体 IP 地址范围。
- 根据需要的子网数量计算子网掩码。
- 根据新的子网掩码划分每个子网。
适用场景：
- 简单的网络设计。
- 子网中设备数量相同的网络，例如校园网或较小的办公室网络。
示例：
- 一个 Class C 地址 192.168.1.0/24 需要划分为 4 个子网：
- 子网掩码：/26（即 255.255.255.192）。
- 每个子网可以有 2(32−26)−2=622^{(32-26)} - 2 = 622(32−26)−2=62 个主机地址。
- 划分结果：
- 192.168.1.0 - 192.168.1.63
- 192.168.1.64 - 192.168.1.127
- 192.168.1.128 - 192.168.1.191
- 192.168.1.192 - 192.168.1.255
2. Variable-Length Subnet Masking (VLSM)
VLSM 是一种更灵活的子网划分方式，可以对网络划分成大小 不同的子网，以更高效地利用 IP 地址资源。它允许根据每个子网的具体需求使用不同的子网掩码。
特点：
- 子网掩码可变：每个子网可以使用不同的子网掩码。
- 子网大小不同：每个子网的主机地址数量根据需求调整。
- IP 地址利用率高：资源分配更加高效，适合实际需求。
计算步骤：
- 根据需要划分的子网数量和主机需求，优先分配较大的子网。
- 使用更小的子网掩码分配给较大的子网，剩余地址分配给较小的子网。
- 遵循 CIDR（无类别域间路由）原则，根据地址块和需求进行灵活划分。
适用场景：
- 大型网络（如 ISP 网络、企业网络）中，不同部门或子网的主机数量差异较大。
- 高度优化 IP 地址使用的场景。
示例：
- 一个 Class C 地址 192.168.1.0/24，不同子网有不同需求：
- 子网 A 需要 100 个主机地址。
- 子网 B 需要 50 个主机地址。
- 子网 C 需要 20 个主机地址。
划分方法：
-
子网 A：
- 地址需求：2^7 - 2 = 126（至少需要 7 位主机位）。
- 子网掩码：/25（255.255.255.128）。
- 地址范围：192.168.1.0 - 192.168.1.127。
-
子网 B：
- 地址需求：2^6 - 2 = 62（至少需要 6 位主机位）。
- 子网掩码：/26（255.255.255.192）。
- 地址范围：192.168.1.128 - 192.168.1.191。
-
子网 C：
- 地址需求：2^5 - 2 = 30（至少需要 5 位主机位）。
- 子网掩码：/27（255.255.255.224）。
- 地址范围：192.168.1.192 - 192.168.1.223。
剩余地址可以保留或分配给其他子网。
FLSM vs VLSM 对比总结
| 特性 | FLSM | VLSM |
|---|---|---|
| 子网掩码 | 固定，所有子网大小相同 | 可变，不同子网大小可以不同 |
| IP 地址利用率 | 较低，可能浪费较多资源 | 高，按需分配，资源利用更高 |
| 实现复杂度 | 简单，易于配置和管理 | 复杂，需仔细规划，适合高级网络设计 |
| 适用场景 | 小型网络，所有子网需求相近 | 大型网络，不同子网需求差异较大 |
答案是：192.168.10.0-192.16.10.63 （60个用户）
192.168.10.64-192.168.10.95（20个用户）
192.168.10.96-192.168.10.127（20个用户）对答案不理解的可以私信或者评论区问我。
DAMO开发者矩阵，由阿里巴巴达摩院和中国互联网协会联合发起，致力于探讨最前沿的技术趋势与应用成果，搭建高质量的交流与分享平台，推动技术创新与产业应用链接，围绕“人工智能与新型计算”构建开放共享的开发者生态。
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