计算机网络期末98+冲刺笔记

一、计算机网络基础

1.1计算机网络的概述

计算机网络的定义：利用通信设备和线路，将地理位置不同的具有独立功能的多台计算机机器外部设备连接起来，在网络操作系统、网络管理软件及网络通信协议的管理和协调下，实现资源共享和信息传递的系统。
计算机网络的功能计算机网络具有数据通信，资源共享和分布式处理的功能。还具有负载均衡和提高可靠性的功能
1. 数据通信：文件传输，邮件发送，都是数据通信的功能
2. 资源共享：包括计算机的软件，硬件和数据。提高硬件，软件和数据资源的利用率。
3. 分布式处理：将复杂的任务划分为好几个部分。增大系统的性能
计算机网络的组成
1. 资源子网：计算机系统，终端，联网外设，各种软件资源和信息资源组成。资源子网主要负责全网的信息处理，数据处理业务，像网络中用户提供各种网络资源和网络服务主要包括计算机，网络协议，网络团建和数据资源。
2. 通信子网：实现通信功能的设备机器软件的集合。通信设备，网络通信协议，通信控制软件等都属于通信子网，是子网的内层，负责信息的传输。
三网融合：电信网，广播电视网和互联网。三大技术改造等

1.2计算机网络的分类

网络覆盖范围分
1. 广域网
2. 城域网
3. 局域网
网络拓扑结构分
1. 星形：具有一个控制中心，采用集中式处理点到点的链路与中心连接，优点是易于产生新的站点，数据的安全性和优先级容易控制，实现网络监管，延迟低时间短。缺点：负载大，线路利用率低
2. 环形：各个站点成为封闭的环形，中继器介入其中首尾相连，优点是容易安装和监控。缺点是：难以形成新的站点
3. 总线型：安装简单，成本低；难以安装，信息延迟
4. 树形
5. 网形
通信技术分
1. 广播式网络
2. 点对点式

1.3计算机网络的性能指标

速率：bit/s
带宽：传送数据的能力
吞吐量：实际的测量，以便知道到底是有多少数据量通过网络
误码率：被传错的误差率

二、网络体系结构及其协议

2.1网络体系结构概述

网络体系结构：口算及网络的层，各层之间的协议及其相应的接口的集合
网络协议：对等实体交换信息必须遵守的规则的合集，网络体系结构
1. 语义：解释控制信息的每个部分的含义
2. 语法：用户数据和控制信息的结构与格式
3. 时序：对事件发生顺序的详细说明

2.2网络参考模型

OIS提出着ISO，开放系统参考模型

物理层：位于第一层，为传输数据提供必要的通路，利用物理传输媒体，尽可能屏蔽掉具体的传输媒体和通信手段的差异，单位是比特
数据链路层：为网络层提供服务，帧是基本单位，里面含有控制信息
网络层：设法将发送源经过若干节点后传送到目标机子的网络层从而实现端到端的服务
传输层：数据经过网络层传输之前会有一个缓冲过程，这个过程是为了提供端到端的交换数据的机制
会话层：不参与数据传输，而是对数据进行管理，负责管理主机之间的对话进程，建立，管理，终止对话，并且在数据中插入校验点用来实现数据的同步
表示层：为上层用户解决语法表示的问题。定义了数据的表示方法，提供了一种公共语言，以便进行交互操作。计算机不同数据表示的方法也有不同
应用层：直接与应用接口连接并提供常见的网络应用服务，应用层直接为应用程序提供服务，作用是多个应用进程进行通信的同时，完成一系列业务处理所需要的服务。

TCP/IP参考模型

ARPARNET分组交换网指定而成的

网络接口层：对应数据链路层和物理层，任务是监视数据在主机和网络之间的交互
网际层：对应网络层，为分组交换网上的不同主机提供通信服务，在传数据的时候，网际层把传输产生的报文分组进行传送
传输层：对应传输层，任务是提供两个主机进程之间提供通用的数据传输服务，为应用层提供端到端的服务。该层主要是使用TCP和UDP两种协议。传输控制和用户数据报
应用层：应用特定进程的交互来完成特定网络应用，为用户提供所需要的服务，应用层交互的单元被称为报文。

参考模型的比较

一、TCP/IP 参考模型由来

TCP**/IP 参考模型由来 :**

制定过程 : TCP/IP 是先制定的协议栈 , 然后将已经制定好的协议栈进行分层 , 就是现在的 TCP/IP 参考模型 ;
理论 : OSI 参考模型仅制定了理论 , 没有具体实施 ;
实践 -> 理论 : TCP/IP 已经实施了 , 然后总结出的 TCP/IP 参考模型理论 ;

二、TCP/IP 参考模型

TCP/IP 四层参考模型 :

① 应用层 : 对应 OSI 参考模型的应用层 , 表示层 , 会话层 ; 本层协议如下 :

HTTP
FTP
DNS

② 传输层 : 对应 OSI 中的传输层 ; 本层协议如下 :

③ 网际层 : 与 OSI 参考模型中的网络层对应 ; 本层协议如下 :

④ 网络接口层 : 对应 OSI 参考模型中的物理层 , 数据链路层两层 ; 本层协议如下 :

Ethernet
ATM
Frame Relay

三、TCP/IP 命名

TCP/IP 命名 : TCP 协议和 IP 协议是最重要 , 最常用的两个协议 , 因此将该协议栈命名为 TCP/IP 协议栈 , 将参考模型命名为 TCP/IP 参考模型 ;

四、TCP/IP 参考模型与 OSI 参考模型相同点

TCP/IP 参考模型与 OSI 参考模型相同点 :

① 分层结构 : 两个参考模型都采用了分层体系结构 , 将计算机网络问题 , 拆分成了一个个小的问题 , 每层解决一类问题 ;

② 基于独立协议栈概念 ;

③ 实现异构网络互连 : 不同厂家的设备 , 不同公司的应用 , 实现通信 ;

五、TCP/IP 参考模型与 OSI 参考模型不同点

TCP/IP 参考模型与 OSI 参考模型不同点 :

① 分层结构概念 : OSI 定义了服务 , 协议 , 接口概念 ;

② 模型协议顺序 : OSI 先定义参考模型 , 然后根据模型制定协议 ;

③ 协议优先级 : TCP/IP 关注异构网络互联问题 , 将 IP 作为重要层次 ;

④ 连接方式不同 :

TCP/IP : 网络层无连接 , 传输层无连接 ( UDP ) + 面向连接 ( TCP )
OSI : 网络层无连接 + 面向连接 , 传输层面向连接 ;

网络层的 IP 协议是面向无连接的 , 因此 TCP/IP 与 OSI 在网络层都有无连接通信 ;

传输层是 “端到端” ( 进程与进程 ) 之间的通信 , 传输层主要是为了实现可靠传输而存在的 , 可靠传输都需要建立好连接 , 因此 TCP/IP 与 OSI 在传输层都有面向连接的通信 ;

六、面向连接与面向无连接

面向连接 :

① 建立连接 : 先建立连接进程间的网络连接 ;

② 传输数据 : 通过建立的连接 , 传输数据 ;

③ 释放连接 : 数据传输完毕后 , 释放连接 ;

面向无连接 : 直接进程数据传输 ;

七、五层参考模型

五层参考模型由来 : 五层参考模型 , 综合了 TCP/IP 四层参考模型和 OSI 七层参考模型的优点 ,

OSI 参考模型每一层的功能都很清晰
TCP/IP 参考模型层次简单 , 每一层的功能没有交叉

五层参考模型 :

① 应用层 : 支持网络应用 , 对应协议 FTP , SMTP , HTTP ; 添加 / 删除首部信息 ;

② 传输层 : 两个进程之间数据传输 , 对应协议 TCP . UDP ; 添加 / 删除首部信息 ;

③ 网络层 : 两个主机之间的数据分组路由与转发 , 对应协议 IP , ICMP , OSPF ; 添加 / 删除首部信息 ;

④ 数据链路层 : 将网络层传下来的数据报组装成帧 , 对应协议 Ethernet , PPP ; 添加 / 删除首部和尾部信息 ;

⑤ 物理层 : 比特数据的透明传输 ;

2.3网络分层结构

分层的特点

是以功能划分层次为基础
在实现本层功能的时候是单独下一层提供基础的
第n层为n+1层提供服务的时候，此服务不仅包含n层的服务还好含下层提供的服务
相邻之间有接口，且提供的服务的具体实现的细节是完全屏蔽的

优点

层与层之间是相互独立的，只需要知道其下的一层为他提供服务
灵活性好
结构可以分割，各层采用合适的技术
易于实现和维护
易于标准化

缺点

采用分层技术后，各层之间要无缝通信，增加了个曾与各层之间的开销，消耗资源和时间
严格的分层设计使硬件复杂化，降低了软件的运行效率

2.4常用网络协议

网络层协议

IP：网络之间相互连结地协议，是为了计算机网络相互连接进行通信而设计的协议，规定上网时候应该遵循的协议
ARP：地址解析协议，根据IP地址获取物理地址的一个的TCP/IP协议，主机发送信息的时候将目标地址的IP地址ARP请求广播到所有电脑，并返回接收信息，确定目标的物理地址，收到信息后返回ARP的缓存区，保留一定的时间，以便节约资源。
ICMP：属于TCP/IP的子协议，在主机，路由器中传递控制信息，网络是否通道的协议检测
NAT：网络转化地址，需要本地地址转换为全球地址才能进行通信，才能进行互联网连接。

传输层协议

TCP：传输控制协议，面向对象，基于字节流的协议，传输层协议。
UDP：用户数据报协议，面向报文的，进努力交付的，无连接的协议。

应用层协议：

HTTP：超文本传输协议，互联网广泛使用的协议。
FTP:文件传输协议，控制文件的双向传输，
SMTP：简单邮箱传输协议，源地址到目的地址传送邮件的规则，控制信件的传输方式
POP3：邮局协议版本3，规定了怎么将本地个人计算机链接到邮箱服务器，用于支持客户端远程管理在服务器的电子邮件。用于支持客户端远程管理在服务器上的电子邮件。
DHCP：动态主机配置协议。是一种局域网协议，使用UDP协议工作，包括手动分配，自动分配和动态分配三种。
TELNET:远程终端协议，提供在本地计算机完成远程主机功能的能力，使用远端的计算机拥有本地而没有的信息资源。

2.5网络服务

DNS

域名系统将域名转换为IP地址
域名解析过程：
1. 客户机提出解析请求，发送给本地的域名服务器。（https://www.bilibili.com）
2. 本地域名服务器收到请求后，先检查本地缓存，如果有记录项提交给客户
3. 如果没有，本地域名服务器就将请求提交到根服务器，然后将结果返回本地查询的地址
4. 本地服务器再将查询的结果返回，并且接受请求服务器查询自己的缓存，如果没有查找下层服务器
5. 重复第四步，直到找到
6. 本地服务器将结果保留到缓存中，方便下次调用，同时将结果返回给客户机。
万维网
1. www 统一资源定位符URL
2. <协议><主机><端口><路径>
EMAIl
1. 简介：用户名@服务器域名
2. 原理：
  1. 建立连接：编写好邮件，通过SMTP建立对方邮件服务器，然后将发送到邮件发送到对方邮箱
  2. 发送发检查目的地址，如果是本地就发送到本地，如果不是就将发送邮件服务器的SMTP客户端进行远端处理
  3. 收件的邮箱收到请求后保存到收件人的邮箱中
  4. 最后通过POP3交给用户的应用软件。

三、网络通信基础

1 数据传输的方式

按照通信方式

同步通信通信双方必须先建立同步，及同步的双方的时钟要调整到同一个频率，双方不停的发送和接受连续的同步比特流。同步通信是把所有传送的数据以多个字节为单位，在前后标志

异步通信就是发送字符前，发送端可以任意时刻发送字符，每个字符作为整体作为发送，因此必须为每个字符加上开始位和停止位，一边接受端能够正确地接受。异步通信以字节为单位

按照传输方向分

单工通信：单向通信没有反方向的交互，无线电广播，电视广播
半双工通信：双向交替通信，都可以发信息，但是不能同时发信息，比如对讲机
全双工通信：比如电话手机

按照传输技术分

基带传输
1. 不归零制编码
2. 归零制编码
3. 曼切斯特编码
4. 差分曼切斯特编码
2.频带传输

是将数字信号变成便于在模拟信道中传输的、具有较高频率范围的模拟信号，在将这种模拟信号在模拟信道中传输，数字信号转换为模拟信号的过程叫做制调，用到的设备叫做调制器；模拟信号转换为数字信号叫做解调，解调器。

2 差错控制技术

循环冗余检验法：

简介：循环冗余检查(CRC)是一种数据传输检错功能，对数据进行多项式计算，并将得到的结果附在帧的后面，接收设备也执行类似的算法，以保证数据传输的正确性和完整性。若CRC校验不通过，系统重复向硬盘复制数据，陷入死循环，导致复制过程无法完成。出现循环冗余检查错误的可能原因非常多，硬件软件的故障都有可能。

原理介绍上一个项目完成的不错，大雄和小兰打算做利用CRC做一个数据传输的保障，下面我们来简单介绍一下CRC的原理。大雄最为数据的发送方，有一个8位的数据0001 0101要发送给小兰，根据CRC的原理大雄和小兰需要约定一个除数（按照不同的标准有不同的数，这里是通信双方自行定义的），大雄和小兰定义的是1100。第一步：现在大雄最为发送方需要将带发送的数据1：0001 0101向左移动三位，得到数据2：000 1010 1000。为什么是三位呢？后面的操作是将移位后的数据除以除数1100，这里需要保证被除数，大于除数，有效的办法就是让原始数据向左移动比除数少一位，这里的除数是四位的，所以原始数据需要向左移动的三位。第二步：就是大雄需要把数据2：000 1010 1000除以除数：1100，求得余数。这里的除法不是普通的十进制除法，而是模“2”除法。什么是模“2”除法？

第三步：大雄需要经数据1：0001 0101后面加上第二步计算的余数得到数据3：000 1010 1100。

小兰收到数据后怎么样验证数据的正确性？小兰收到数据3：000 1010 1100后会用数据3除以除数：1100，也是模“2”除法，如果得到的结果为0，则数据正确，否则数据错误！

余数为0，数据正确！！！

计算过程总结： 1、由多项式得到除数n位 2、将需要发送的数据左移(n-1)位，得到余数 3、将第二步得到的余数加原始数据后面发送接收方检验方法：将收到的数据模“2”除法除以除数，余数为0，数据正确，否则错误！

3 传输介质

一、传输介质

传输介质 :

① 概念 : 数据传输系统中 , 发送设备与接收设备之间的物理通路 ;

② 同等概念 : 传输媒体 , 传输媒介 ;

二、传输介质与物理层

传输媒体与物理层区分 :

区别 : 传输媒体不是物理层 ;

层级 : 传输媒体在物理层的下层 ; 物理层是整个网络体系结构的第 1 11 层 , 传输媒体相当于第 0 00 层 ;

传输媒体 ( 纯物理通路 ) : 传输媒体中传输波形信号 , 但是并不知道传输信号的意义 ; 只是单纯的作为物理通路 ;

物理层 ( 电气特性 ) : 物理层中规定了电气特性 , 可以识别波形信号代表的比特信息 ; 如 + 10 V +10V+10V 代表高电平 , 比特值是 1 11 ;

三、传输介质分类

传输介质分类 :

① 导向性传输介质 : 电磁波沿着固体媒介传播 ; 如 : 光纤 , 双绞线 ;

② 非导向性传输介质 : 电磁波在自由空间中传播 ; 如 : 空气 , 真空 , 水中 ;

四、双绞线 ( 导向性传输介质 )

双绞线 : 2 22 根采用一定规则 , 并排绞合的 , 相互绝缘的铜导线组成 ;

① 双绞线原理 : 根据右手准则 , 产生的电磁波大小相等 , 可以相互抵消 , 绞合可以减少对相邻导线的电磁干扰 ;

② 无屏蔽双绞线 ( UTP ) : 由外到内 , 聚氯乙烯套层 -> 绝缘层 -> 铜线 ; 聚氯乙烯套层是塑料管 ; 又称为非屏蔽双绞线 ;

③ 屏蔽双绞线 ( STP ) : 由外到内 , 聚氯乙烯套层 -> 屏蔽层 -> 绝缘层 -> 铜线 ; 屏蔽层是金属丝编织成的 , 可以进一步提高抗干扰能力 ;

④ 双绞线使用场景 : 将网线剪断 , 可以看到非屏蔽双绞线有 8 88 根线 , 4 44 组 , 两两相互绞合在一次 ; 屏蔽双绞线网线 , 在 8 88 根线的外层有一层金属丝网 ;

"双绞线" 特点 :

① 价格便宜 : 双绞线价格便宜 , 是最常用的传输介质之一 , 局域网和传统电话网使用普遍 ;

② 传输信号 : 模拟信号 , 数字信号 , 都可以使用双绞线传输 ;

③ 传输距离 : 几公里到几十公里 ;

④ 模拟传输 : 长距离的模拟传输 , 需要使用放大器放大衰减信号 ;

⑤ 数字传输 : 长距离的数字传输 , 需要使用中继器整型失真信号 ;

五、同轴电缆 ( 导向性传输介质 )

"同轴电缆" 组成 : 由外到内 , 塑料外层 -> 网状编织屏蔽层 -> 绝缘层 -> 导体铜质芯线 ;

① 导体铜质芯线 : 可以是单股的铜线 , 也可以是多股绞合在一起的铜线 ;

② 网状编织屏蔽层 : 使同轴电缆比双绞线有更强的抗干扰性 ;

同轴名称由来 : 四层的圆心都是同一个轴 ;

"同轴电缆" 分类 :

① 基带同轴电缆 ( 50 Ω \OmegaΩ ) : 传输基带数字信号 , 局域网中应用广泛 ;

② 宽带同轴电缆 ( 75 Ω \OmegaΩ ) : 传输宽带模拟信号 , 有线电视系统应用 ;

"同轴电缆" 与 “双绞线” 对比 :

① 抗干扰性 : 由于同轴电缆有外导体屏蔽层 , 其抗干扰特性优于双绞线 ;

② 高速率 : 同轴电缆广泛用于传输较高速率的数据 ;

③ 传输距离 : 同轴电缆传输距离更远 ;

④ 价格 : 同轴电缆价格比双绞线贵 ;

六、光纤 ( 导向性传输介质 )

"光纤通信" 概念 : 是利用光导纤维传输光脉冲进行通信 ;

① 光脉冲信号 : 有光脉冲表示 1 11 , 没有光脉冲表示 0 00 ;

② 光纤带宽 : 可见光频率是 1 0 8 10^810 8 MHz , 光纤通信系统带宽远远大于其它传输媒体的带宽 ;

③ “光纤” 传输的是光脉冲 ;

④ “同轴电缆” 和 “双绞线” 传输的是电脉冲 ;

光电转换 :

① 发送端 : 发送端有光源 , 一般采用发光二极管或半导体激光器 ;

② 电脉冲 -> 光脉冲 : 光源可以在电脉冲作用下 , 产生光脉冲 ;

③ 接收端 : 接收端使用光电二极管做成光检测器 ;

④ 光脉冲 -> 电脉冲 : 监测到光脉冲时 , 将光脉冲还原成电脉冲 ;

"光纤" 传输原理 :

① “光纤” 材质 : 光纤由纤芯和包层组成 ;

"纤芯" : 实心的 , 光波通过纤芯进行传导 ; "包层" : 与纤芯对比 , 折射率低于纤芯 ; 折射率对比 : 纤芯 > >> 包层 ; ② 折射 : 光线从高折射率介质射向低折射率介质 , 折射角大于入射角 ;

③ 全反射 : 如果入射角足够大 , 就会出现全反射 , 光线碰到包层 , 就会折射回纤芯 , 该全反射不断重复 , 光就可以沿着光纤不断传输下去 ;

④ 超低损耗 : 使用全反射原理 , 光的损耗超低 , 可以进行超远距离传输 ;

"光纤" 分类:

多模光纤单模光纤

多模光纤 :

① 光线条数 : 多模光纤 , 发送端同时传输多个光脉冲 ;

② 光源 : 定向激光二极管 ;

③ 传输距离 : 即使发生全反射 , 但是光波之间互相影响 , 损耗很大 , 只能进行近距离传输 ;

单模光纤 :

① 光线条数 : 将光纤直径 , 减小到只有一个波长 , 光纤沿着直线射过去 , 几乎没有损耗 , 只能传播一条光线 ;

② 光源 : 发光二极管 ;

③ 传输距离 : 损耗很小 , 适合远距离传输 ;

"光纤" 特点 :

① 传输距离长 : 传输损耗小 , 中继距离长 , 适合远距离传输 ;

② 抗干扰 : 抗雷电和电磁干扰 ;

③ 保密 : 没有串音干扰 , 不容易被窃听 , 截取数据 ;

④ 体积小 , 重量轻 ;

七、非导向性传输介质

非导向性传输介质分类 :

无线电波微波红外线 , 激光

无线电波 :

① 传播方向 : 信号向所有方向传播 ;

② 特点 : 穿透能力强 , 传输距离远 , 广泛用于通信领域 ;

微波 :

① 传播方向 : 信号沿固定方向传播 ;

② 特点 : 通信频率高 , 频段范围宽 , 数据率高 ;

③ 微波分类 : 地面微波接力通信 , 微信通信 ;

④ 地面微波接力通信 : 基站 ;

⑤ 卫星通信 :

优点 : 容量大 , 距离远 , 覆盖广 , 广播通信和多址通信 ;

缺点 : 延迟高 ( 250 ~ 270ms ) , 容易受到气候影响 ( 太阳黑子 , 日凌 ) , 误码率高 , 成本高 ;

红外线 , 激光 : ( 仅作了解 )

① 传播方向 : 信号沿固定方向传播 ;

② 信号转换 : 将传输的信号转为红外线信号 , 激光信号 , 在空间中传播 ;

③ 与微波区别 : 微波不需要转为特殊的信号格式 , 红外线需要将信号转为红外线信号 , 激光需要将信号转为激光信号 ;

4 互联设备

物理层：中继器，集线器

数据链路层：网桥，交换机

网络层：路由器

多层互联设备：网关，网卡

四、IP地址和域名

4.1 IP地址的定义

IP地址是分配给IP网络中每台机器的数字标识符，它指出了设备在网络中的具体位置。由 32 位二进制数组成。IP地址是软件地址，而不是硬件地址。

在因特网中给每台电脑设备和其它设备都配置一个唯一的地址，才能正常通信，使数据能正常的转发。在 TCP/IP 通信中使用 IP 地址识别主机和路由器。

举例：IP地址如每个人的手机号，我们进行通信时就能通过这个唯一的号码，准确的联系到需要找的人。

八位组(Octet)：由8位组成，是普通的8位二进制数。网络地址：是设备所在区域的一种标识，网络地址相同的设备位于同一个网段内。广播地址：是专门用于同时向网络中所有工作站进行发送的一个地址。在使用TCP/IP 协议的网络中，主机位段二进制全为1 的IP 地址为广播地址。举例：常见的是有255.255.255.255，在一个局域网内所有的节点，包含路由器和交换机、主机等设备。

IP地址的组成

我们前面讲到IP地址是软件地址，那硬件地址是什么？硬件地址也称为MAC地址，固化在每个设备中的网卡使用，MAC地址长48位，采用十六进制格式，比如：00-12-BC-ED-3A-68。MAC地址基于物理的，能够识别具体网络设备，它是固化在网卡里面的。在命令提示符下输入命令“ipconfig /all”回车之后可以查看到MAC地址。

第一字节第8位为I/G位：如果I/G=0，则是某台设备的MAC地址，即单播地址；如果I/G=1，则是多播地址（组播+广播=多播）。

第一字节第7位为G/L位，也称为U/L位，如果G/L=0，则是全局管理地址，由IEEE分配；如果G/L=1，则是本地管理地址，是网络管理员为了加强自己对网络管理而指定的地址。

注意：十六进制是由两个半字组成一个字节。

这里讲硬件地址有什么作用？我们要明白，网络传输是通过一个个的硬件进行数据转发，比如我们访问百度能过域名解析成IP地址，由我们的本机网卡到达路由器进入运营商网络再进入百度服务器，通过一个个具体的硬件进行转发。

就如我们的手机号可以通过运营商随时更换或者使用双卡双号，手机是物理硬件，IP地址可以比作手机号，而MAC地址如手机的机器码，通过软件来识别具体的手机，是不常更换的，机器码代码表示我们手中这一台手机，是唯一的一台没有其它编码一样的手机。

IP地址的编址方案

IP地址长32位，划分成4组，每组8位，每组以“ . ”隔开，再将每组数转换为十进制数。

分类	IP地址
点分十进制划分	172.16.10.6
二进制	10101100.00010000.00001010.00000110
十六进制	AC.10.0A.06

十六进制方式表示IP地址，是某些程序使用这种方式储存IP地址，Windows注册表就是以十六进制方式储存IP地址。

IP地址二进制转换成十进制

2⁷＝128 2⁶＝64 2⁵＝32 2⁴＝16 2³＝8 2²＝4 2¹＝2 2°＝1

类型	内容	内容	内容	内容
二进制	10101100	00010000	00001010	00000110
8421方式计算	2⁷＋2⁵＋2³＋2²	2⁴	2³＋2¹	2²＋2¹
十进制	172	16

二进制与十进制最方便转换方法： 通过 Windows 系统自带的计算器，选择程序员，可实现二进制和十进制的快速转换。默认十进制（“ DEC ”）输入，单击“ BIN ”切换成二进制输入。同步显示十六进制、十进制、八进制和二进制的数值。

4.2 IP地址的分类

网络地址：

268,435,456

根据网络规模和用途IP地址分为A类、B类、C类、D类和E类地址。

A类地址超大型网络，规定前8bit为网络号，其中第一位1bit为0，后24bit为主机号，可提供IP数为 2²⁴，可用地址数量为2²⁴-2=16,777,214；

1.0.0.0～127.255.255.254 127.255.255.255广播地址

0 7bit 8bit 8bit 8bit 首 network网络号 node主机号 node主机号 node主机号 B类地址介于超大型网络和超小型网络之间，规定前16bit为网络号，必须以二进制10开头，后16bit为主机号，可提供IP数为 2¹⁶，可用地址数量为2¹⁶-2=65,534；

128.0.0.0～191.255.255.254 191.255.255.255广播地址

1 0 6bit 8bit 8bit 8bit 1 2 network网络号 network网络号 node主机号 node主机号 C类地址超小型网络，规定前24bit为网络号，前三位为二进制110，后8bit为主机号，可提供IP数为 2⁸，可用地址数量为2⁸-2=254；

192.0.0.0～223.255.255.254 223.255.255.255广播地址

1 1 0 5bit 8bit 8bit 8bit 1 2 3 network网络号 network网络号 network网络号 node主机号 D类地址作为组播IP地址，前四位为二进制1110；

224.0.0.0～239.255.255.255

1 1 1 0 组播地址 E类地址用于科学用途，前五位为二进制11110； 240.0.0.0～255.255.255.254

1 1 1 1 0 保留给科学和实验使用

保留地址

网络号（网络地址）：表示当前网络或网段 A类所有主机位都为0，网段地址：10.0.0.0 B类所有主机位都为0，网段地址：127.16.0.0 C类所有主机位都为0，网段地址：192.168.10.0

对于网络和网段的理解，10.0.0.0代表10网段、127.16.0.0代表127.16网段、192.168.10.0代表192.168.10网段。

如何来理解网段的含义？

A类超大型网络比方为超大型区域如某某市这一区域网段，B类介于超大型网络和超小型网络之间比方为某某市254小学这一区域网段，C类超小型网络比方为某某市254小学几年级这一区域网段。

某某市254小学几年级这一区域比作局域网的一部分，网关相当于这个单位的大门只允许同一单位(网段)自由进入，主机号是具体的某个学生，外界要转达信息给某个班学生，需要根据某某市254小学几年级这一网段确定位置，根据主机号学生名称才能准确带达。而在这个网段内，单位内部学生之间信息传递不被限制。某个班是通过子网掩码来分班级。后面具体描述。

广播地址：是专门用于同时向网络中所有工作站进行发送的一个地址。在使用TCP/IP 协议的网络中，主机位段二进制全为1的IP 地址为广播地址。

比如小学的喇叭播放全体学生做广播体操，针对所有学生称为广播，同一网段内指某某省某某市小学这一单位内对全体人员发送信息称为广播。

A类所有主机位都为1，网段地址：10. 255.255.255 B类所有主机位都为1，网段地址：127.16.255.255 C类所有主机位都为1，网段地址：192.168.10.255

测试地址： 127.0.0.1 用于环回测试地址。表示当前节点，让节点能够给自己发送测试分组，而不会生成网络流量。

特殊地址： 0.0.0.0表示网络地址或指定网络中任何主机。 255.255.255.255 全网广播IP，针对本网段所有节点。 69.254.0.0找不到DHCP服务器，则由操作系统自动分配一个169.254.X.X地址，临时地址。

私有地址

有私有就有公网地址，我们常见的A、B、C三类IP地址段，大多数是在国际互联网信息中心注册，在互联网上使用。

对于家庭、企业、学校和一些单位只在内部局域网中使用，无需通过互联网通信，在IPv4地址中预留了3个IP地址段，作为私有IP地址。但是私有地址可以通过 NAT 技术，将私有地址转换为公网地址接入互联网。

除了这三个ip地址段为私有ip地址外，其它的都为公网ip。

地址类型地址空间 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

组播地址

什么是组播？也称为多播multicast。组播是一种允许一个或多个发送者（组播源）发送单一的数据包到多个接收者（一次的，同时的）的网络技术。点到多点。

应用：譬如网络视频会议、网络音频/视频广播、AOD/VOD、股市行情发布、多媒体远程教育、CSCW协同计算、远程会诊、网络游戏。缓解带宽的急剧消耗和网络拥挤问题。组播是基于UDP的。

举例：某某小学开会，由各班班主任开教学会议，针对的是全体教职员工的中的班主任，或者开数学教学会议，是针对全体数学老师，对有共同身份的人进行传达通知，叫组播。班主任和数学老师对所在班级进行讲解是广播，针对本班级全体成员。广播不能跨越网段，在这里是不能跨越班级，不能到非所教学的班级进行讲解。

应用范围	IP地址范围
局部链路组播地址	224.0.0.0～224.0.0.255
用户组播地址	224.0.1.0～238. 255. 255.255
本地管理组播地址	239.0.0.0～239. 255. 255.255
4.4.2、保留的永久组播地址（属于局部链路组播地址范围）：
224.0.0.1 所有主机
224.0.0.2 所有组播路由器
224.0.0.3 没有分配
224.0.0.5 OSPF路由器
224.0.0.6 OSPF 指定路由器(DR)
224.0.0.9 RIP2路由器
224.0.0.10 IGRP路由器
224.0.0.12 DHCP服务器/中继代理
224.0.0.13 所有的PIM路由器协议无关组播
224.0.0.18 VRRP

用于在互联网上组播地址（包含在用户组播地址范围内）：实际的可用于在互联网上组播地址是225.0.0.0/8 - 238.0.0.0/8，这个组播地址不属于任何服务器或个人，它有点类似一个微信群号，任何成员（组播源）往微信群（组播IP）发送消息（组播数据），这个群里的成员（组播接收者）都会接收到此消息。

运营商使用的组播地址，233.0.0.0-233.255.255.255，是一种自治系统之间的组播地址分配机制，将 AS 号直接填入组播地址的中间两个字节中，每个自治系统都可以得到 255 个组播地址。

本地管理组播地址 239.0.0.0/8限制范围地址，本地管理组播地址。组播被限定在本地或组织内。公司、大学和其他组织使用有限范围地址来进行本地组播。

4.3 划分子网

1 子网划分的定义

通过改变ip的掩码长度来改变ip的网络地址，把原来的ip地址从网络位+主机位，改成网络位+子网位+主机位。从而达到缩小主机个数或者扩大主机个数。缩小主机位，可以避免ip资源的浪费，减小广播域，提高效率。扩大主机位可以使节点的路由条目简化。就是借用ip地址四段中某一段，使得这段既有网络位又有主机位。

我们知道，ip地址用32位二进制数字表示，为了方便记忆，每8位用十进制数据和.来分开，如222.90.12.24，分为四段，每段的取值是在0-255间。公网ip是用来寻址和定位某一台设备。

要通信就要实现终端定位和数据包的交换和寻址。公网ip地址包含这个设备位置信息，由ip中的网络地址决定，这个实现全球统一编码完成定位，利用终端和节点的路由表实现交换给目标数据包指明处理路径。通常ip地址采用分层结构，被分为两部分，网络地址部分和主机地址部分。网络部分来确定终端是不是在同一个网段，用于表示属于哪个物理位置；主机部分用来确定节点终端的容量大小（这个网段最多可以容纳多少台主机），和用来标明设备个体在某一单位中的具体位置。如同一个学校的学号一样，如511426,51代表专业，14代表年级,26代表学生编号，5114类似网络地址，用来区别那一个班级，后面26就是学生个体。

同一个班级同一教室里，你找某人，可以自己广播说出他的名字，然后交换信息，就是广播域可达的范围，可以直接通信。而不同的院系的异性同学，就得到宿舍楼下，通过宿管阿姨呼叫对应宿舍的人出来见面，这就是间接通信，你喊一嗓子，广播消息无法到达对方。网络地址就好比班级号，是一个班级共有的，同一网络地址下可以直接通信的。宿管阿姨就像一个代理设备，她能管控所有的寝室的女生，和她们在一个广播域里。

同一个部门应该要确保其所有的终端在同一个网段；规划的主机的数量应该在你的主机部分可容纳的范围内；网络地址和运营商的一个交换节点要对应起来，这样就实现着一堆主机ip的寻址的落地到硬件节点设备上。

ip地址是有一个国际机构进行规划的，规定那些国家的运营商使用那些段的ip段。这样就实现ip地址全球统一规划和物理位置的定位。

一个网络地址代表一堆主机的集合，通信组网中的通信节点往往配置一个网络地址，实现一堆主机的访问数据转发。通信节点如网关设备占据网络地址中一个ip，类似一个总机，完成呼入呼出转接。公网ip通信就是ip层不变，mac层不断根据路由表选路来完成替换（完成相邻节点的数据传送），直至到达目的主机的过程（有nat的设置源ip和目的ip的转换）。网关有一个网络地址和占用一个网络地址里的主机地址，用来实现本地发出数据包的代理转发和外面来的数据包属于本地网络地址下主机地址的落地转发。我们知道通信组成，分为终端，交换节点和通信链路。终端和节点都需要外发数据和接收数据，要完成目的设备在哪里？怎么到达那里？终端和节点都要对出去和进来的数据包进行分拣操作，判断是否落地处理和送出处理。终端和交换节点都需要ip地址来标记，数据包的传输需要ip地址来寻址。ip地址32位，ip地址有2^32个，全球统一编码。节点不可能把所有ip都一一列举出来写明它的出口规则。所以把ip地址分为网络部分和主机部分，网络部分通常用来定位交换节点的物理位置，代表一定数量的主机。网络部分来确定一个硬件位置，一个共同属性的主机集合；主机部分用来确定节点终端的容量大小；（这个网段最多可以容纳多少台主机）。同一个部门应该要确保其所有的终端在同一个网段；规划的主机的数量应该在你的主机部分可容纳的范围内；

ip包的转发类似一个信件，选路后，邮车不断改变节点的收货节点的地址，最后投送到目的用户手里。

如网络地址9.0.0.0/8就代表2^24个主机。交换节点和其下属的设备都拥有相同的网络地址，交换节点，能广播寻址到其直接下挂的终端设备。所有外部到终端的包，都会通过网络地址来寻址转发到其上属的交换节点，同样，终端发出的到节点外部的包，也要通过交换节点发出。网络地址就是简化路由条目，选路和寻址的作用。这里涉及snat和dnat的技术，完成私网到公网的ip地址转换。一个网络地址代表有共同属性一定数量主机，同一网络地址下可以直接通信。

相同的网络地址下，主机可以直接通信，不用送到网关节点。非本地网络地址数据要经过网关转发。外来数据要经过网关的转发到下挂主机设备。数据包自身携带源和目的地址，经过一个节点要判断目的地址是否是本地所有，是要落地，不是要查询路由表来确定送出的路径。要判断目的地址的路由，就要截取一定长度的目的ip地址，判断截取的长度是否和预订的规则一致来确定处理的策略，这就引出掩码的概念，因为ip地址是网络地址在前面，主机地址在后，从ip地址左边开始截取一定的位数来获得网络地址。

举个例子，网络地址就像邮局的邮政编码，一个邮局管辖很多的服务终端客户，具体街道小区单位名称收件人相当于主机地址。邮编就代表一堆终端的集合。各级节点看到邮编就会逐级选路，送到目的邮局，目的邮局在根据收件地址和人名投递到客户手里。如710014，71陕西，00西安，14代表北关邮局。全国规划编码，邮局收到本身编码的信件，留下本局投送。不是本局送出到规定的邮路。网络地址就相当于一个邮编，对应一定数量的属性主机，同一网络地址下，可以不通过网关通信。就像基层邮局只要收到不是本局的就送到上级局处理（上级局对下级就相当于网关），而上级局就要细分，本市其他区县，本省其他地市，外省有邮车直达的，外省没用邮车直达的，外国的邮件的处理方法，国内通过比对邮编来确定处理方法。

因为要获取网络地址，所以引入掩码的概念。掩码就是对目的ip进行截取，获得头部网络地址的截取位数。掩码有数字和ip格式两种表达方式。

确定子网掩码的规则 a. 凡是IP地址的网络和子网标识部分，都用二进制1表示

b. 凡是IP地址的主机标识部分，都用二进制0表示

掩码获取ip网络地址的方法，就是表示ip地址32位中，网络地址的位数。掩码也有两种表达方式，一种是数字格式，如一个ip加掩码192.168.0.25/26,这里的/后面26就是掩码，表示在ip的32中，左边26位是网络地址位，后面32-26=6是主机地址位。

另一种是用ip方式来表示，分四段，所有的网络位为二进制1，主机位为0，转换为十进制后写出来，如26就是 11111 11111 1111 1111 1111 1111 1100 0000，写成十进制.的格式就是255.255.255.192。特点就是每段取值0,128,192,224,240,248,252,254,255这些数字中取一个。

掩码的作用是根据IP地址和子网掩码计算网络地址，来确定数据包的送出或接收数据的落地规则。（1）将IP地址与子网掩码的ip地址格式转换成二进制数

（2）将二进制形式的IP地址与子网掩码做“与”运算

（3）将得出的结果转化为十进制，便得到网络地址

（4）运算之后网络号相同的IP，就属于一个网段

也可用说，对一个ip截取掩码长度所得值，后面置为0就获得网络地址，然后查路由表，获取落地还是送出的路径信息。

寻址就是通过ip全球唯一编码，网络地址和硬件对应，各级有路由条目，目的ip和路由条目里的掩码相与，结果和路由条目的网络地址对比，确定处理路径实现ip包的寻址。掩码的作用是终端和交换节点的分拣数据包，作为寻址选路的依据，交换节点，根据掩码和ip地址与，得出网络地址，根据预设的下一跳，指向目的网络节点。网络节点收到包后要判断是否是本地所属地址，就像邮局处理下面收上来，和上面发下来的邮件，首先要先判断是否是本辖区投递的，是就留下来，不是就根据对应规则送出或者退回等处理。同样，网络地址就标识一个网络节点和其下挂的终端设备。ip通信里也要是否本地处理的判断，和选路判断。方法就是，直连路由优先，用目的ip和路由表里路由掩码进行与运算，截取前缀进行比较，符合就对应处理。

网络地址代表一定通过ip地址属性的主机的集合，网络地址是这些主机共同具备的。相同的网络地址下的设备可以直接通信而不需要路由网关参与。网络地址是ip落地的判断条件。就像一个邮局收到信件的邮编是本局邮编一样。

我们知道，ip通信网是一个金字塔的结构组网，越向上，表示带的ip终端越多，越向下，表示的终端越少。所以就要拓补上级局点，掩码数字越小，代表越多主机，下级局，掩码越大，代表主机数变小。

所谓子网划分，就是把网络位向右扩大，扩大几位作为一个子网位，减小主机位，这样网络地址就扩大了。如下图扩大网络地址，减小主机位。子网使主机位变小，该网络地址下的主机个数减小。

也可以把下面变成上面，扩大主机位，减小网络位，多个子网划归一个网络，多用于路由聚合。聚合就是主机位左移，扩大主机位，使得网络地址下，容纳更多的主机。

2 掩码介绍

掩码的作用就是和目的ip来运算，得出网络地址，来确定数据包的送出或者是否落地的规则。

类似邮局的工作，要本局向外发出信件和收到上级送下来的信件，这就要进行分拣后决定是否本局落地投送还是送出处理？分拣就需要一个算法，就是检查邮编，邮编是本地邮局，就留下投送，不是本局就送到上级邮局处理，在上级邮局，它有多个出口，就有更仔细的规则，如一个省级分拣中心，它有到省内各地级市，有直达的周边省份，有省份集中点，有国际邮件出口等等，就得有多个分拣规则。所以，ip通信类似寻址选路处理，用ip编码解决在哪里，路由规则解决怎么去的问题。

掩码就是子网掩码就是用来标识IP中32位2进制中有多少位属于网络地址，ip地址中截取前多少位数，以获得网络地址。掩码可以有ip形式的四段表示方法，网络位为全1，主机位为全0，常规的ip与掩码相与，屏蔽了主机位。得出网络地址。

网络地址和掩码用来确定一定的路由指向，一个网络地址确定一定的设备集合，网络地址范围越小，同组的广播消息越少。掩码就是为了确定网络地址而截取的ip地址位数。

下面以电话交换的号码分析，字冠和号长为例来说明网络地址和掩码的关系和作用。

举个一个电话通信的例子，号码分析，要通过截取一定长度的被叫号码位数，比对预先设置的选路规则，来确定通话的处理路径。我们知道通信网就是一个树状结构，一个非端点的设备有向上的北向接口有若干个，向下的南向接口也有若个个。向上有对应的字冠表，向下也有对应字冠分拣表。如一个汇接局，它向上对接其他汇接局和长途局，向下对接个各个端局。如一个86xxxxxx的汇接局，代表有100万个号码，取被叫号码，00-09送长途局，本地呼出88,82送到对应其他汇接局。下接端局，每个端局的字冠指定，如8621-8625对应龙首村电信局，8626-8629对应另一个端局。

要实现全球自动拨号，首先要全球统一格式的编号。固定电话号码，全球唯一编号，用00国家号地区号电话局号用户号来编号，如00862986255120，86是中国，29是西安，8625是龙首村电信局的号码编号，5120是用户号码，龙首村电信局用8625这个编号，代表它的用户号码范围86250000-86259999这一万个号码。就相当于一个主机设备的集合，相当ip地址里网络地址。86这百万个号码代表北郊西郊一个汇接局，88代表南郊汇接局，85代表郊县等等。86xxxxxx这一百万个号码，这个汇接局所带的用户数用不了，就需要把号码资源分给分局，每个分局可能就需要几万个号码资源，所以汇接局就要做号段指定，被叫号码除去区号，取四位为8625的就指向龙首村电信局。而龙首村电信局要做一个本地号段的指定，8625的属于本地。当西安本地拨打8625xxxx会指向龙首村电信局，外地长途和本省长途的0298625xxxx也会指向龙首村电信局的设备。号码分析到局号的四位后，就完成号码分析，选路。这样就实现全网自动呼叫。而龙首村电信局本局的号码呼叫8625xxxx的号码，同样要在本局的交换机进行号码分析，发现是落地本地的，就本地处理。这里就涉及把一个大的号段划分为小的号段的过程指定。

一部电话需要一个节点交换设备，节点设备要处理，下挂电话的做主叫打出，和外部节点设备发来的打入工作，下挂设备做被叫。节点设备就要做被叫号码分析，号码分析的依据就类似路由表，本地号码号段，非本地号码号段。被叫是本地的落地处理，非本地送出处理。

类比语音交换机的号码分析和选路，我们有一个字冠和字冠长度的名词，字冠是被叫号码的前缀，是被叫号码中从第一位开始且连续的一串号码。呼叫字冠既可以是被叫号码的前一位或前几位号码，也可以是被叫号码的全部号码。字冠长度就号码分析时，截取被叫号码的长度。每个交换机都要定义自身所属的字冠，和出局字冠的出口。因为交换机处理被叫首先判断是否落地本局，是本局处理，不是送出处理。

现在龙首村电信局要面对楼宇和单位，安排小交换机，小交换机处理本楼宇和本单位的内部通话，不出小交换机，就需要细化号码范围,如a楼只需要200个电话的小交换机，而G大型工厂需要2000部的号码容量的大型交换机，那么a楼就细化的号码第六位，86250000-86250199分配给a楼，而G工厂则细化到第五位86258000-86259999这两千个号码分配给G工厂的交换机。a楼交换机做两条本地号码字冠，被叫号码截取位数6位，符合862500,862501匹配就是在本地交换机处理，其他送到上级设备。G工厂的交换机做两条本地字冠，被叫号码截取5位，符合86258和86259的在本地处理，其他送到上级设备。而在龙首村电信局，需要指定被叫前六位符合862500和862501送到a楼交换机，被叫号码截取前五位86258和86259需要送到G工厂交换机。这样就实现设备的呼出，和呼入的落地。这种细化号码，分配给不同设备，就类似于我们的子网划分，被叫号码前几位类似网络地址，代表一堆设备的集合。我们把截取位数右移来把一个大的集合分为小的集合，这样避免号码浪费，加快处理速度和效率。

ip数据包通信一样，首先要判断一个数据包（送出，或者接收到）是否是设备本地的ip地址，本地的根据路由表落地处理，不是本地，查找对应路由规则，送出或者回错处理。

这里我们类比ip通信，同样要根据目的ip进行分析和选路，网段地址就是字冠，掩码就是字冠长度。设备首先要定义自身的ip和直连网段，用于判断是否落地和直接访问，还要有出本设备处理网络地址的路由表。一个公网ip，如222.90.0.0/16,可以看做是60000多个主机的网络地址，指向一个设备机房，但这个机房直属用户没有这么多，它下面还有很多分机房需要几百，几千个ip的，那么就可以把ip划分成不同的子网，让掩码右移，让网络位变多，主机位变小，来分给这些小规模的地方。这样可以减小广播域，提升路由分析效率。

子网划分用的掩码，掩码是用来表示网络位+子网位+主机位，如掩码为26就是表示，ip地址中前26位为网络地址，32-26=6为主机地址。确定子网位在ip地址第四段。路由表项分析时，要截取的位数，截取后，和路由表项对比，一致就匹配路由。原来的网络位还是不变的，子网位取值决定了子网的个数，如子网位3，就代表子网位有2^3=8种取值，每个取值代表一个子网，所以有8个子网。

前面讲过掩码有两种表示方法，一种是数字，如上面说的26，另一种用ip地址表示，网络位用全1表示，主机位用全0表示。26位，表示成1111 1111 1111 1111 11111 11111 1100 0000

写成十进制四段就是255.255.255.192。

设备常用Ip地址分为A,B,C三类，掩码对应8,16,24，对应255.0.0.0,255.255.0.0,255.255.255.0

子网划分，可以把掩码向右边主机位借位，这就是ulsm，也可以向左边网络位借位，这就是cidr。就是将ABC缺省的三类地址，ip地址四段要么是网络位，要么是主机位，增加第三种类型，既有网络位，又有主机位的新类型来。就是把掩码从只有255和0的取值，增加第三种非255和0的偶数出来。就是把原有的256个ip分成若干个小段，让需要的主机落在对应的段内。每段网络地址值由网络位这几位决定。路由一般有32位掩码来实现本地ip地址的落地，对应非32位，但是直连路由路由确定本地直接可以访问的路由。静态路由确定某一类网络地址的送出规则。掩码为0的路由是一条默认规则，来实现非指定网络地址包的送出规则。

3子网划分要解决的问题

网络ip被划分成x个子网后，x一定是能被2整除的一定范围偶数（具体见下面的描述），用每个子网的网络地址，作为子网网络地址，来标识一个子网。

子网位的一个取值，代表主机位全0到全1这样的一个ip取值范围。

子网号子网位的一个取值，一个子网位的取值代表一个新的网络地址，子网位有多少种取值变化，代表就觉得有多少个子网。如子网位3位，那子网位就有000到111共8种取值，每一个取值决定一个网络地址，所以就有8个子网。如192.168.10.32/27 255.255.255.224本来是个c类地址，默认掩码长度是24，现在子网位是3，所以有8个子网，192.168.10.32/27是其中一个。每个子网的主机位5位，有2^5=32种变化，它代表了192.168.10.32到192.168.10.63之间的ip地址的一个集合标志。

网络地址就是所有的主机位为0，广播地址就是所有的主机位为1。

每个子网网络地址通常用ip地址和掩码相与得出，网络地址的全部主机位为0。网络地址代表主机位从全0到全1这么多ip的一个集合，一个网络节点编号。如192.168.10.32/27，ip地址第四段是十进制32，写成二进制就是0010 0000。后五位主机位是全0。代表主机的ip范围是192.168.10.32第四段二进制0010 0000到192.168.10.63,第四段的63的二进制0011 1111这32个ip地址。

划分子网，要解决问题：

子网里最大ip地址的个数？可划分成的子网个数？每个子网的主机范围？每个子网的网络地址和广播地址？掩码值？网络长度表示法和ip地址表示法。具体一个ip的子网号？我们根据这样的原则处理：

1、确定子网位在ip地址四段中的那一段？

方法：根据掩码进行判断，掩码有长度和ip形式两种。

a、掩码值为长度形式的，非标准的abc类地址，若掩码小于8，在第一段，大于8，小于16在第二段，大于16小于24在第三段，大于24，小于32，在第四段。如123.113.251.15/26,明显是在第四段变化。是8的倍数8,16,24,32这是一个标准abc地址，没有子网。

b、掩码是ip形式的，四段的。看是否有非0和255的数字，而且是128,192,224,240,248,252,254中的一个这些数字出现在ip 第几段？这些数字出现在那一段，这段就是要找的变化段。因为，ip某一段，全主机位，掩码就是0，全网络位就是255,而变化段，肯定是偶数，而且大于等于128.

如192.168.203.12  255.255.192.0,就确定第三段是既有网络位又有主机位。

下面是原理说明：

因为掩码中网络位的1是连续的，主机位的0也是连续的，第一个主机位的0出现后，后面不能再有1了（若主机位出现在ip地址第一，第二，第三段，后面的ip段就都是纯粹的主机位段了），所以若存在既有网络位又有主机位，所以只能是ip四段中的一段。就是有的话，只有是ip地址四段中的一段。就是既有网络位，又有主机位的是ip地址四段的那一段？因为子网位在这一段，因为ip地址中的四段中某一段，要么全是网络地址位，要么全是主机地址位，要么前面几位是网络位，后面几位是主机位。新加的子网位和主机位都在这一段，原有的网络位部分，是没变化的，所以只有子网就在这一段变化，这一段决定了子网的变化，所以我们只研究这一段就行了。增加了几位网络位或者减小几位网络位，就有2^变化位数种二进制变化。

主机数小于256的，在ip第四段。大于256小于65525的在第三段变化。这两个常见，其他第二段，第一段主机太多，不会经常碰到。2^(32-掩码长度值）必须大于实际设备数。

我们知道，一个掩码8位二进制数的各位权值如下：1000 0000 128，1向右循环右移，权值如下图：

权值和位数n的关系2^（n-1）

我们发现，掩码位右移，占用一位主机位后，掩码值就是1000 0000.掩码十进制值就由0，变成128，这是最小值，同样也可以主机位左移，占用一位原来网络位后，掩码值1111 1110.掩码从255，变成254.

如图：设这个数中0的个数为n（即主机位数），第8位的1每向右战一位，权值就减小一倍，全0位的变化就减小一倍2n，而全1位的变化就增加一倍2(8-n)，掩码的网络位就是个数就是截取ip地址的位数，在这段ip的8位中截取8-n位，它有2(8-n)种变化，即网络地址在该段的可能性，每个值就是子网号。后面的主机位ip，就有0-2n-1（二进制全0，到全1）种取值变化。而网络地址就是主机可能ip数2n*子网取值，所以子网网络地址就有2(8-n)个。

形象的比方子网划分，类似找出256张麻将牌，标上0到255，按从小到大排成一列，要把这一段均匀分成几份（能被2整除的几份），就是网络位w，分成2w份，每份大小就是2（8-w），每一份的所以数字网络位是相同的，每份的开头数字和结束数字就是对应网络地址和广播地址的第几段。如确定第二段既有网络位还有主机位，这个数字就是ip地址的第二段的网络地址，或广播地址。在第三段就是网络，广播地址第三段，第四段同样。

再好比一条256段软绳，贴上0-255的数字标签，中间一折，一分为2，0-127一段，128-255一段。再中间一折，二分为4段，0-63,64-127,128-191,192-255为一段。再一折，4分为8，再一折，8分为16.......,最后，第七次对折，分成128个小段，每段大小为2，0-1,2-3,4-5......,254-255。折的次数就是网络位，每段大小就是主机位的ip个数，就是块大小，等分的个数就是子网个数，每一份都有自己开头编号和结束编号。

如把0-255麻将分成下面份数：

分成2份，网络位就是1位，主机位7位，每份128个值，块大小128.

分成4份，网络位就是2位，主机位6位，每份大小64，块大小64,

分成8份，网络位就是3位，主机位5位，每份大小32，块大小32,

分成16份，网络位就是4位，主机位4位，每份大小16，块大小16,

分成32份，网络位就是5位，主机位3位，每份大小8，块大小8,

分成64份，网络位就是6位，主机位2位，每份大小4，块大小4,

分成128份，网络位就是7位，主机1位，每份大小2，块大小2.

由上表看出：网络位多一位，就是1循环右移1位，分成的份数就是子网个数就多一倍，每份的大小就是块大小减小一倍。这就好比一根软绳，只能从中间对折，只能是等分。

确定ip地址中既有网络位，又有主机位的方法，根据掩码来判断：

2、确定划分子网的在第一步确定ip段中，主机位n是多少？确定子网所在ip段中块大小为2^n。

  第一步中确定在第几段变化，令掩码长度为y，在第一段就8-y，第二段就是16-y，第三段就是24-y，第四段就是32-y

若掩码是ip四段形式，就用确定的那一段的非0和255的数字令为y=256-2^n,来求n，可见章节5的说明，现在先记住。

如172.31.236.242 255.255.255.240，根据240在第四段，求得第四段主机位数n=4，掩码长度就是32-4=28

主机位为n，该段主机个数就2n，因为主机位的二进制有从0到2n-1中变化。一个网络地址就代表这么多主机地址。如192.168.10.192/26就代表192.168.10.192到192.168.10.255这64个ip地址。

3、变化段的子网个数就是2^(8-n)个

 因为网络位为8-n，共有2^(8-n)种变化。表示该段256个ip分成了2^(8-n）块，每块大小是2^n个ip地址。

如该段n=1，每段ip数就是2个，共有27=128个子网，n=7，共两个子网，每个子网用有ip数27=128个。

 有的情况下，已知一个子网地址和掩码，要再划分成子网，比如掩码从192.168.10.0/25变成28,那么子网个数就是掩码的差的2次方，即网络位变化几位w，子网个数就是2^w个，这个例子w=3，子网个数就是2^3=8个。

4、子网的网络地址在该段值就是2n*k，该段ip十进制值范围就是2nk到2^n(k+1)-1

k的取值是0到2^（8-n）-1

为啥是这个值，因为网络地址所在ip段，8位二进制数，既有网络位，又有主机位，主机位全为0，我们把网络位几位8-n位看着一个整体，主机位看成一个整体，它的值为k，他的位数为n+1，权值为2n,整个二进制数字的大小就是2nk+主机位的值，因为主机位全二进制的0，所以主机位的值为0，所以网络地址的值就是2^nk。

一个网络地址的变化段代表有2n个ip地址，因为ip就是2nk+主机位的值，主机位的值就是全0到全1，就是2^nk+0,最后一个数值就2n*k+2n-1,这个值就是该段主机位全1，再+1，主机位就变成全0，网络位就+1，ip就变成2n*(k+1)，所以在网络地址为2nk时，该段ip的范围2^nk到2^n*(k+1)-1。

已知ip的某一段，求网络地址，其实也可以用该段值去除2n,得到余数，该段值减去余数也可得到网络地址在该段的值。如192.168.19.125/29,掩码29可以算出n=32-29=3,23=8,125/8的15余5，所以网络地址可以是15*8=120，也可以是125-5=120。所以网络地址就是192.168.19.120/29。

k为整数 k从0开始，一直到2(8-n)-1，共2(8-n)个,就是说有这么多个子网和子网地址。当该段为第一段，网络地址其他三段为0，该段为第二段，网络地址三四段为0，该段为第三段，网络地址第四段为0。在第四段，网络地址第四段为2n*k。如n=3，k的取值范围是0-31。k=0时，网络地址为0，k=31时，网络地址是23*31=248。

ip地址四段是全是网络位的因为掩码的ip格式是1111 1111，所以掩码十进制就是255，而ip地址四段中是纯主机位的，因为掩码是0000 0000，所以掩码是十进制是0,既有网络位，又有主机位的，其取整在128,192,224,240,248,252,254中的一个。看下面的范例：

子网位在第一段如ip地址16.1.2.3/4 240.0.0.0 掩码第二三四段为0，掩码第一段既有网络位又有主机位值为256-2n。网络地址的第一段值为k*2n,第234段为0，16.0.0.0。

子网位在第二段如ip为172.17.10.151/14 255.252.0.0 第三四端为0 ，掩码第一段值为255，第二段值为256-2n,第三四段是主机位0，第二段既有网络位又有主机位。网络地址的第一段和ip地址一致，第二段值为k*2n,第34段为0，172.16.0.0。

子网位在第三段如ip为192.168.30.128/19 255.255.224.0, 掩码第四段为0，第一二段是网络位255，第四段是主机位0，第三段既有网络位又有主机位。网络地址的前两段和ip地址一致，第三段值为k*2^n,第四段为0，192.168.0.0。

子网位在第四段如ip为192.168.201.202/26 255.255.255.192 ，掩码前三段都是网络地址所以掩码为255，第四段为192，第四段段既有网络位又有主机位。网络地址的前三段和ip地址一致，第四段值为k*2^n，192.168.201.192。

5、掩码值ip值在该段十进制256-2^n，就是网络地址在该段最大的值。

n为该段的主机位数，当该段为第一段，掩码值小于8，掩码ip值其他三段为0，掩码数字值为8-n。段为第二段掩码值大于8小于16，掩码的ip值第一段为255，三四段为0，掩码值数字就是16-n。该段为第三段大于掩码值大于16小于24，掩码一二段为255，掩码ip值第四段为0，掩码值数字就是24-n该段在第四段，掩码值大于24，小于等于32，掩码ip前三段为255，第四段ip值为256-2^n，掩码值数字为32-n

掩码在该段的十进制为啥是256-2n,因为主机位全1的最大值是2n-1,而8位全1最大值是255,网络位全1,255-(2n-1)=256-2n

也就是把网络位看做一个整体，最大网络位计算，网络位是全1，所以就是该段最大网络地址（2(8-n)-1）*2n=256-2^n

6、广播地址在子网位所在段的值为2^n*（k+1）-1，下一个网络地址该段值-1

因为广播地址主机位全是1，再加1，就是主机位有全1变成全0，网络位值+1，就变成下一个网络地址。所以，广播地址就是2^n*（k+1）-1。

当该段为第一段，广播地址其他三段为255，该段为第二段，三四段为255，该段为第三段，第四段为255。即一个子网的广播地址，就是下一个子网的网络地址的变化段ip，网络地址-1。实际应用中判断是否是一个子网，就用变化段ip去除2n,取整就的k值，k值一致就是同一网段。如n=2，子网数就26=64,子网号在该段的值是，2^2k,k是0-63中的一个整数值。k=0时，子网号是0，广播地址4（0+1）-1=3。

如4中网络地址一样，广播地址中ip四段中整段为纯主机位为255

子网在第一段如ip为16.1.2.3/4，广播地址31.255.255.255/4 掩码240.0.0.0 网络地址第二三四段为255k=1, 第一段2^4*(k+1)-1=31

子网位在第二段如ip为172.17.10.151/14，广播地址172.19.255.255/14 255.252.0.0 第三四端为255，第一段和ip地址一致，第二段为2^n（k+1）-1=45-1=19

k=4, 第二段2^2*(k+1)-1=19

子网位在第三段如ip为192.168.30.128/19，广播地址192.168.31.255/19 255.255.224.0, 第四段为255，网络地址前两段和ip地址一致，第三段为2^n（k+1）-1=321-1=31。

k=0, 第三段2^5*(k+1)-1=31

子网位在第四段如ip为192.168.201.202/26 ，广播地址192.168.201.255/26 255.255.255.192 第四段为2^n*(k+1)-1，前三段和ip地址一致。

k=3, 第四段2^6*(k+1)-1=255

7、子网网段ip范围和可用主机数2^(32-掩码位数）-2

 子网的主机变化数中，网络地址全0和广播地址全1不能被设备配置到设备上。

  ip范围就是网络地址和广播地址之间ip，注意当子网位不在第第四段时，广播地址要其他纯主机位的ip段转化为全1，十进制255，如192.168.192.0/19的ip访问就是：

192.168.192.0-192.168.223.255

   因为ip地址的网络地址，和广播地址不可用，所以一个子网的可用ip，第4步确定的网络地址，和第6步确定广播地址间的地址。当掩码大于24时，可用ip数为2^n-2。掩码值大于16，小于24时，可用ip是2^n*256-2。掩码值大于8，小于16时，可用ip是2^n*256*256-2。掩码小于8，可用ip是2^n*256*256*256-2。若掩码数为m，有效主机数就是2^(32-m)-2。结论：要求主机数在256以下，ip变化段就在第四段，大于256小雨65535，变化段就是在第三段。其他更大数量的主机，少能遇到。所以可用主机数，n为主机位数，就是2^(32-掩码位数）-2。

8、判断是否是同一子网，变化段ip/2^n取整得到k，k相同就是同一子网

  确定的一个具体的ip的子网网络号的方法是：确定既有网络位和主机位在ip的那一段，用这一段的值去除2^n,得到的值取整，假如得到一个值k，用k*2^n得到值，就是这个ip在变化段的网络地址值。

 既有网络位，又有主机位的ip地址段，它的值就是网络地址值+主机地址值，网络位地址值为kx2^n,而主机位的值，从全0到全1，十进制值就是就是0-2^n-1,整段值就是kx2^n到kx2^n+（2^n-1）,这段值去除2^n,结果取整，都等于k，因为（2^n-1）/2^n小于1，取整被舍去。

  所以同一子网里的ip，k值相同。所以我们判断两个ip是否属于同一子网，就用上面方法，根据k是否相同来判断。k相同是同一子网，余数为0，这个ip就是网络地址，余数为2^n-1就是广播地址。

如192.168.205.40/29，在第四段变化，32-29=3，n为3,2^n=8.,40/8=5,余数为0，所以这个网络地址。40的二进制是0010 1000，主机位红色全0，所以是网络地址。

再如192.168.205.47/29，同样47/8取整为5余7，是2^3-1,所以是广播地址，47就是0010 11111，主机位全1，所以是广播地址。

9、子网位n，网络位，子网个数，主机ip数的关系如下表：

子网划分掩码要借用主机位或者网络位，判断子网时要确定掩码在ip地址四段中的那一段，一个ip地址的网络号是ip地址和掩码相与得出的，掩码所在的那一段中的主机位若为n，代表主机的取值是2n个，从0到2n-1，主机位为全0是网络地址，主机位全1是广播地址。子网的个数是2(8-n)个，取值从0到2(8-n)-1，每一个值加上主机位为0的值就是网络地址的所在段值。这些子网都有各自的网络地址，每个子网可用的ip范围就是主机位非全0或者全1的ip，共2n*后面几段的最大值-2个可用地址。掩码值确定就是先确定子网地址在四段中的那一段变化，如第一段的话，掩码值就是8-n，第二段的话就是16-n，第三段就是24-n，第四段就是32-n，该段掩码的十进制值就是256-2n。这个不用记忆，明白算法一算就出来了，因为主机位最大值是2n-1,整个一个字节最大255-（2n-1）=256-2^n。

从上面的列表看出，掩码十进制值，除了255和0外都是偶数，子网个数只有偶数，最大128，最小两个。而且都是在2,4,8,16,32,64,128之间。不存在奇数子网个数，或者6,10,18不能被2除尽的子网个数。

如192.168.10.25/30 255.255.255.252的网络地址就是25/4取整=6,6*2^2=24,所以网络地址就是192.168.10.24

4 子网划分的步骤

首先确定：

分三步，确定子网位所在的ip地址那一段，根据在该段的主机位，主机位的块大小（ip变化个数），再计算各种数值。

子网中有效主机个数要符合实际的需要，如一个需求，主机个数是25个，那么主机位n，必须是2^n-2>25,所以n最小是5。若另一个应用要求有效主机个数是500个，n最小就是9. 子网里ip地址总数就有25=32,29=512，除去网络地址和广播地址，可用ip数就是2^n-2,本例就是510。

确定主机个数后，就必须确定子网位在那一段，就是掩码在ip地址第几段变化？如上面的例子，主机位为5的话，掩码即网络位就是32-5=27，大于24，所以在第四段变化，第四段既有网络地址位也有主机位。

3.子网的个数由子网位决定，即ip地址四段中既有网络位又有主机位是那一段？除去主机位的网络位数2（8-n）决定。如主机位5位的，子网个数为23=8,主机位为9的子网个数是27=128个子网。每个子网在变化段的网络地址就是2n与网络位的乘积。

4 .可用的ip地址在变化段ip范围是开始是网络地址+1，结束是广播地址-1。

如192.168.205.201/19这个ip地址，掩码第三段256-2^5=224.第四段全是是主机位，所以掩码是0，是255.255.224.0，我们以这个为例说明：

5 例题

根据ip和掩码求所有子网和网络广播地址： 192.168.205.201/19

要求：根据某一个ip，判断子网号，根据掩码，列出全部子网网络地址。

网络位的二进制可能性，决定子网个数。

子网网络地址就是具体某一个子网位取值对应的网络地址。

如ip192.168.205.201 /19 ,这是一个c类地址，掩码默认是24，现在是19，表示借用了5位网络地址作为主机位，子网位变成三位。ip地址第三段既有网络位又有主机位，块大小2^5=32,所以网络地址第三段就是205/32取整为6，余13，所以网段地址第三段就是6*32=192，第一二段是网络地址，保持不变，第四段是主叫地址，在网络地址写成0，所以：

网络地址就是192.168.192.0 掩码就是255.255.224.0

网络地址是ip地址和子网掩码相与

传统的计算方法就是ip地址与掩码进行与运算，如下：

192.168.1100 1101.1100 1001 ip地址

255.255.1110 0000.0000 0000 掩码

192.168.1100 0000.0000 0000 网络地址是192.168.192.0，这个ip在这个子网中。

确定全部子网号：

掩码是19，大于16（ip前两段为网络位）小于24（ip前三段为网络位），所以ip第三段既有网络位还有主机位，就是第三段用了19-16=3位作为网络位，3位网络位有2^3=8种变化，二进制值000-111，该段主机位为5位，每个子网里在ip地址第三段有2^5=32个ip地址，每个子网可用ip就是32*256-2，所以第三段第四段的网络位和主机位有下面的取值，最小值和最多值见下图：

我们确定块大小就是主机位变化数为25=32,网络位三位，k的取值在十进制0-7，所以kx2n的取值就在0-224间，步长为2^5=32，如下ip第三段红字是网络地址，把网络地址为的000-111变化后子网地址和广播地址。

第三段bin 第四段bin 网络地址第三段bin 第四段bin 广播地址

000 00000 0000 0000 192.168.0.0 000 11111 1111 1111 192.168.31.255 网络地址的第三段就是032=0，广播地址132-1=31

001 00000 0000 0000 192.168.32.0 001 11111 1111 1111 192.168.63.255 网络地址的第三段就是132=32，广播地址232-1=63

010 00000 0000 0000 192.168.64.0 010 11111 1111 1111 192.168.95.255 网络地址的第三段就是232=64，广播地址332-1=95

011 00000 0000 0000 192.168.96.0 011 11111 1111 1111 192.168.127.255 网络地址的第三段就是332=96，广播地址432-1=127

100 00000 0000 0000 192.168.128.0 100 11111 1111 1111 192.168.159.255 网络地址的第三段就是432=128，广播地址532-1=159

101 00000 0000 0000 192.168.160.0 101 11111 1111 1111 192.168.191.255 网络地址的第三段就是532=160，广播地址632-1=191

110 00000 0000 0000 192.168.192.0 110 11111 1111 1111 192.168.223.255 网络地址的第三段就是632=192，广播地址732-1=223

111 00000 0000 0 000 192.168.224.0 111 11111 1111 1111 192.168.255.255 网络地址的第三段就是732=224，广播地址832-1=255

对应这个ip192.168.205.201/19的子网号就是192.168.192.0，另一种算法就是第三段的ip值205去除32，为6余13，所以子网号的第三段就是6*32=192。

注意一定，若掩码在第三段变化，所以第四段为全0或者全1，就可能是合法地址，如

192.168.193.0/19 三四段二进制就是 1100 0001 0000 0000，标红的主机不全为0

192.168.193.255/19三四段二进制就是 1100 0001 1111 1111，标红的主机不全为1

所以，掩码为19位的ip地址，有第三列的ip的最小值为子网号，第六列ip地址最大值作为广播地址。子网号的个数是23=8,可用主机数的为第三段主机位数5的平方乘以第四段的256，即25*256-2=2046个可用ip地址。192.168.205.201是在子网号192.168.192.0这个子网下。

2根据ip和掩码求同网段地址题目：有一个设备，串口查询ip172.26.0.214/30，要求计算pc配置哪个ip才能与设备直连进行web访问？

处理原则：问题是已知ip和掩码，求子网内可用ip范围。直连访问，必须是同一子网的ip，而且不能冲突，才能进行访问，而且子网的网络地址和广播地址不用使用。

处理过程:

掩码30位，子网位在ip地址第四段，主机位数32-30=2，掩码第四段就是256-22=252，每22=4个ip化成一段,子网位6，子网数2(8-2)=64,有效ip个数22-2=2，对这个ip，第四段214/4=53,余2，网络地址第四段就是453=212，网络地址就是212，广播地址就是454-1=215，可用地址就是213.和214

展开如下：

172 26 0 214 1101 0110 ip 第四段用二进制表示

255 255 255 252 1111 1100 掩码和上面ip与的结果就是下面的网络地址

172 26 0 212 1101 0100 网络地址 172.26.0.212

172 26 0 215 1101 0111 广播地址 172.26.0.215

可用ip就是第四段后两位是01和10就是十进制是213和214，既然设备已经配置了214，pc只能配置213才能访问，配置为172.26.0.213/30。

6 合并子网的例子根据范围合并，并添加到路由

三层交换机192.168.100.1/24下带若干个子网192.168.192-213.xxx/24,每个网段一个接入交换机，现在需要各个子网下的ip都能访问交换机管理ip192.168.100.xxx，需要在各个交换机上做回程路由：

    这是一个掩码左移，向网络位借位，扩大主机位范围，使得能容纳更多ip子网网段。

    依据的是同一子网里的变化段的ip除每个子网的最多ip个数，得到值取整，数值是相等的。

   子网ip地址在第三段变化，192-213共21子网，21个子网需要第三段的主机位最小是2^5=32,先取主机位为5试一下，掩码256-2^5=224,开始地址和结束地址除32，若得数取整，相同就是在同一子网里，192/32=6 ，213/32取整为6，假若不相等，那就无法使用这掩码。所以这两个ip都在掩码为16+（8-5）=19的子网里，而且在32*6=192，到223这个子网范围里，所以网络地址为192.168.192.0/19，广播地址192.168.223.255，可用地址2^(5+8)-2,所以在各个接入交换机上做路由192.168.192.0/19  下一跳192.168.100.1。

7 扩展

求子网号

方法：问题是确定子网的网络地址，我们只要先确定子网位在ip的第几段，主机位数2n=256-掩码值，子网的网络位取值就是用这段ip值，去除每个子网最大主机ip数2n，商取整得到一个值k，k*2^n

看掩码第四段为0，第三段248小于255，确定第三段既有网络位也有主机位，256-248=8是23,确定主机位是3位，有8种可能性。ip地址第三段为52,52/8取整为6,6*23=48，所以网络地址地址第三段为48，所以答案是D.

8.2 路由聚合

这是一个路由合并问题，方法是，用一个掩码左移，用一个大的网络去涵盖小网络，小网络作为大网络的子网，先确定要移动的主机位数n，2^n必须大于等于合并数的差值（路由聚合只要包含这个网段，不用考虑网络地址和广播地址）。而且合并后必须在同一子网。

查看这段地址，主要在ip地址第二段变化，目的是用一个子网涵盖这些范围的主机，第二段31-16=15，小于16，所以该子网要求第二段主机数为最多16个，主机数为2^4=16,那么该段网络位4，在第二段变化，所以掩码为8+4=12，而第二段最小值为16,最多子31,16/16=1,31/16取整=1，所以他们在同一子网，子网ip地址第二段就是第二段最多主机数16*1，所以答案是B。

8.3 求最多主机数

首先明确最多主机数，就是可用ip数，等于2^(32-掩码位数）-2，除去网络地址和广播地址。这是根据十进制掩码值来确定掩码长度值的问题。

子网掩码第四段为0，表示ip地址第四段全是主机位，第三段为252，看出第三段既有网络位，又有主机位，掩码=256-2(主机位数），所以得出主机位数为2,所以主机位是第三段2+第四段的8位，就是掩码值是32-10=22，主机位数为10位，可用主机数就是210-2=1022,所以答案是B。

8.4 求广播地址

首先明确，这是根据已有子网内ip确定广播地址的问题。广播地址是全部主机位都为1，而且变化段的地址，是变化段下一个子网网络地址-1。

掩码是26，确定在ip地址第四段变化。主机位是32-26=6，每个子网最多ip个数是2^6=64,ip地址第四段131，131/64取整是2，对应子网在第四段是642,=128，所以子网的网络地址是172.16.7.128/26，下一个子网地址第四段是364=192,192-1=191，所以答案是D172.16.7.191。

8.5 根据主机数求掩码

这是根据可用ip数来确定掩码的问题，可以确定主机位数，根据主机位确定掩码值。原则，主机位数为n，2^n-2要大于实际主机数。

459台主机大于256，显然第四段不够，必须向左边网络位借位。29=512>459,第三段借一位，满足主机数要求，而且子网数27=128个。所以掩码就是16+7=23，第三段掩码值256-2^1=254,所以答案是D255.255.254.0。

8.6 以下地址中哪个是合法主机 IP地址的是()？

A 152.178.132.95/27 B 152.179.39.223/26 C 219.72.294.80/25 D 61.139.144.0/22

这是判断ip地址每段取值是否合法，排除ip地址是否是网络地址和广播地址的问题。

已知ip地址求网络地址，就是根据掩码确定既有网络位和主机位的ip地址四段中的那一段中，主机位的位数n，该段ip/2n的值，余数为0的话该段符合网络地址，若余数不为0，且余数为2n-1就该段符合广播地址，若不是2^n-1，该段符合合法可用地址。再结合其他主机位的ip段来判断，如变化段在第一段，就结合234段来看，第二段就结合34段来看，第三段就结合第四段来判断，在第四段就直接得出结论。

A 152.178.132.95/27，确定在第四段，n为32-27=5，主机位ip有25=32种取值，95/32取整为2，余31，余数符合2n-1,符合广播地址条件。95的二进制为0101 1111，网络位是3位，010，主机位是1 1111，显然是广播地址，a不符合。

D 61.139.144.0/22 掩码为22，小于24，确定变化在第三段，要结合34段的值来判断，n为24-22=2，主机位ip有2^2=4种取值，144/4=36,余数为0，该段144符合网络地址。144的二进制为1001 0000，网络位为6位，主机位为2位，是00，ip第四段为0，显然所有主机位为00 0000 0000，所以这个ip是网络地址。d不符合。

AD都不行，但C选项的ip地址第三段294，ip地址四段不能大于255，排除掉。 B 152.179.39.223/26，26位掩码，确定变化在第四段，子网块主机大小64,因为主机位长度32-26=6，26=64，ip地址第四段223/64取整是3，余数是31，显然余数不是2n-1=63，不是广播地址。3x64=192，所以网络地址第四段是192，主机ip范围是192-255，223的二进制是1101 1111，前两位是网络地址位，后面是主机,01 1111，主机位不是全0，全1，所以是合法地址。

所以答案是B

8.7 根据主机数划分子网

一企业内部网 IP 为192.168.1.0/24，企业共4个部门， A 部门20台主机， B 部门120台主机， C 部门30台主机， D 部门16台主机，请问该如何划分？

原则，主机位为n，2n-2必须大于实际主机数，子网地址中含网络地址和主机地址的那一段，必须是2n的整数倍。掩码ip形式该段值为256-2^n，

考虑到扩容留有余量把ip地址的第四段的256好比256张麻将，贴上0-255，从小到大排列。先一份为2等分，0-127给那个120个主机的，2^n-2>120,n最小值就是n=7，掩码十进制值就是128，掩码长度就是32-7=25，网络地址就是192.168.1.0/25。

然后再把128-255剩下的128个ip划成两份，每份64个，前面那份给30个主机的，128-191，2^n-2>30，考虑到扩容，所以n不能取5，n取6，掩码十进制值就是192，32-6=26，192.168.1.128/26

后面192-224给20个主机，2^n-2>20，n=5，掩码十进制值就是224，掩码长度就是32-5=27，网络地址192.168.1.192/27

224-255给16个主机部门，2^n-2>16，n=5，掩码十进制值就是224，掩码长度就是32-5=27，网络地址192.168.1.224/27

每段开头和结尾不能用，作为网络地址和广播地址。也可以后面128给120主机，把前面128分三份，32,32,64或者64,32,32。原则，主机位为n，2n-2必须大于实际主机数，子网地址中含网络地址和主机地址的那一段，必须是2n的整数倍。掩码ip形式该段值为256-2^n，

所以下面给出一种子网的网络地址划分就是

192.168.1.0/25，255.255.255.128 给B部门 192.168.1.128/26 255.255.255.192 给C部门 192.168.1.192/27 255.255.255.224 给A部门 192.168.1.224/27 255.255.255.224 给D部门

8.8求计算能包含1.1.1.75,1.1.1.100这两个ip地址的最小网段,以起始地址表示（网友提问）这是求网络地址的问题，而且掩码最大，主机位最小的问题。就是让一个网络地址的划分的主机位里包含1.1.1.75,1.1.1.100这两个ip的第四段75和100，看看这两个ip前三段相同，第四段不同，显然要求的网络地址在ip第四段既有网络地址，又有主机地址。第四段ip的值差100-75=25，就是说这个主机位得最小有5位，主机块大小为2^5=32,00000-11111才能满足。但75和100不一定在一个段了，而可能跨域两个段，就需要我们试一下。我们试一下，100/32得3余4,75/32得2余11，这显然不行，因为同一网络地址里，主机位n，该段ip除2n取整是相同的，所以主机位为5不行，所以试一下主机位为6,26=64,75/64得1，余11,100/64得1余36，符合要求。所以主机位为6，掩码就是32-6=26，掩码第四段就是256-2^6=192,网络地址第四段就1x64=64，网络地址就是1.1.1.64/26 255.255.255.192 就是把0-255，256个编号数字，分成等大的几份（2,4，8,16,32,64,128），让对应的ip落在几份范围里。如分成4分，0-63,64-127，128-191,192-255 其实很简单，就是把标着0到255数字的256段软绳，中间一折，一分为二，0-127，128-255，再中间一折，二分为四，0-63,64-127,128-191,192-255，每段开头是网络地址，结束是广播地址，共四个子网,75和100显然在64-127这个范围里。因为网络位的位数决断了子网个数，4个子网，所以网络位为2，主机位6，该题变化在ip地址第四段，所以掩码就是24+2=26，11000000就是128+64=192，所以掩码就是26，255.255.255.192 网友的另外一种算法：网段就是前面相同的部分前24位相同，直接就能看出来75（01001011）和100（01100100）转成二进制，就能看出来只有前两个bit是相同的，从第三个bit开始不同，得出网络掩码是26位，11000000转成十进制就是192，所以掩码是255.255.255.192起始网段就是01000000，转成十进制是64，所以是1.1.1.64/26这个算法依据是同一网段的两个ip，网络位相同，在有子网位的ip所在段也是相同，可以求出子网位，再求掩码。

4.4 构成超网

IP地址=网络地址+主机地址的

超网就是将路由选择CIdr把一些小网络聚合成大的网络

128.12.34.23/20

4.5 域名系统

顶级域名
1. uk us cn hk tw----国家级
2. com net org int edu gov mil aero asia biz name
二级域名
1. 类别域名
  1. 科技
  2. 工商业
  3. 教育
  4. 非营利组织
2. 行政区域域名
  1. 省
  2. 自治区
  3. 直辖市

五、网络故障和安全

故障的类型

物理或者逻辑上
线路故障，路由器故障和主机故障
故障排除的方法
1. 硬件故障
2. 接线故障或者是接触不良
3. 软件故障
  1. 检查网卡设置
  2. 网络协议

计算机网络的安全

定义：网络安全指的是网络系统的硬件、软件及其系统中的数据受到保护，不因为偶然地或着恶意的原因而遭到破坏，更改泄露，从而到达系统连续、可靠的、正常的运行，网络服务不中断。
安全特性
1. 保密性
2. 完整性
3. 可用性
4. 可控性
攻击方式
1. 中断
2. 截取
3. 修改
4. 伪造
安全技术
1. 网络隔离
2. 身份识别
3. 数字签名
4. 数字密码·