IP地址、地址分类、子网掩码、子网划分、使用Python计算子网划分

news2024/9/29 19:19:30

IP 地址（Internet Protocol Address）乃是用于明确标识网络中各类设备的独一无二的地址。IP 地址主要存在两种重要类型，即 IPv4 和 IPv6 。在这里插入图片描述

IPv4地址

IPv4 地址实则是一个由 32 位二进制数字所构成的标识，通常会以四个十进制数字的形式呈现出来，每一个数字均处于 0 至 255 的区间范围内，且通过点来加以分隔，例如：192.168.1.1 。IPv4 地址能够被细分为不同的类别、子网掩码、网络位以及主机位。

IP地址分类

IPv4 地址依据其开头几位的数值被划分为不同的类别：

Class A：范围从 0.0.0.0 延伸至 127.255.255.255 。

网络位：占据 8 位。

主机位：达到 24 位。

子网掩码：为 255.0.0.0 。

网络数量：总计 128 个。

主机数量：在每个网络中可达 16777214 （即 2^24 - 2）。

Class B：处于 128.0.0.0 至 191.255.255.255 之间。

网络位：为 16 位。

主机位：有 16 位。

子网掩码：是 255.255.0.0 。

网络数量：达 16384 个。

主机数量：在每个网络中为 65534 （即 2^16 - 2）。

Class C：处于 192.0.0.0 至 223.255.255.255 。

网络位：占据 24 位。

主机位：为 8 位。

子网掩码：是 255.255.255.0 。

网络数量：总计 2097152 个。

主机数量：在每个网络中为 254 （即 2^8 - 2）。

Class D：范围在 224.0.0.0 至 239.255.255.255

主要用于组播。

Class E：从 240.0.0.0 至 255.255.255.255

被保留下来用于实验用途。

子网掩码

子网掩码在网络通信中发挥着关键作用，其主要用途在于清晰地区分 IP 地址中的网络部分和主机部分。子网掩码同样是由 32 位构成的二进制数，这一点与 IP 地址别无二致。并且，如同 IP 地址那样，子网掩码通常也会以四个十进制数的形式来予以表示。

举例来说，像子网掩码 255.255.255.0 这种情况，就明确地表明了其前面的 24 位属于网络位，而后面的 8 位则属于主机位。

计算网络位和主机位

假设你有一个IP地址192.168.1.10和子网掩码255.255.255.0：

将IP地址和子网掩码转换为二进制形式：

 IP地址:        192.168.1.10  ->  11000000.10101000.00000001.00001010
 子网掩码:      255.255.255.0  ->  11111111.11111111.11111111.00000000

网络位是IP地址与子网掩码按位与的结果：

 网络位: 11000000.10101000.00000001.00000000 -> 192.168.1.0

主机位是IP地址的剩余部分：

 主机位: 00000000.00000000.00000000.00001010 -> 10

子网划分

子网划分是将一个大网络划分为多个小子网。假设你有一个Class C网络192.168.1.0/24，并希望将其划分为4个子网。

计算每个子网需要的位数：

需要划分4个子网，需要2位（2^2 = 4）。

原来的网络位是24位，加上2位子网位，共26位。

子网掩码变为255.255.255.192（前26位为1，其余为0）。

划分后的子网网络地址：

192.168.1.0/26

192.168.1.64/26

192.168.1.128/26

192.168.1.192/26

每个子网的主机范围（去掉网络地址和广播地址）：

192.168.1.1 到 192.168.1.62

192.168.1.65 到 192.168.1.126

192.168.1.129 到 192.168.1.190

192.168.1.193 到 192.168.1.254

用Python计算子网划分

Python脚本来计算子网划分：

import ipaddress

def subnet_calculator(network, new_prefix):
    network = ipaddress.IPv4Network(network)
    subnets = list(network.subnets(new_prefix=new_prefix))
    return subnets

def main():
    network = "192.168.1.0/24"
    new_prefix = 26
    subnets = subnet_calculator(network, new_prefix)

    for subnet in subnets:
        print(f"子网: {subnet}")
        print(f"网络地址: {subnet.network_address}")
        print(f"广播地址: {subnet.broadcast_address}")
        print(f"可用主机范围: {list(subnet.hosts())}\n")

if __name__ == "__main__":
    main()