CCNA 认证/寻址
每个网络上的 IP 主机或节点都由一个 IP 地址标识。IP 地址是网络层地址，与数据链路层地址（如网络接口卡的 MAC 地址）相关联。IP 地址是一个 32 位二进制数。通常，这个数字用 4 个范围在 0 到 255 之间的十进制值（称为八位字节）表示，这些值用点隔开。这被称为“点分十进制”表示法。
示例：216.109.112.135
以下是其二进制形式的 IP 地址
216 .109 .112 .135
11011000.01101101.01110000.10000111
例如，数字 216 可以表示为
128 + 64 + 16 + 8
每个 IP 地址都包含两个部分，一个用于标识网络（网络编号），另一个用于标识节点（节点编号）。[1] 地址的类别和子网掩码决定了哪一部分属于网络地址，哪一部分属于节点地址。
在分级路由中，IP 地址的其余部分是主机 ID。有两个特殊值：全零 = 网络 ID 全一 = 广播 ID
在A 类网络中，二进制地址以 0 开头，因此十进制数字可以是 1 到 126 之间的任何数字。前 8 位标识网络，其余 24 位表示网络中的主机。
1 .X .X .X
00000001.XXXXXXXX.XXXXXXXX.XXXXXXXX
到
126 .X .X .X
01111110.XXXXXXXX.XXXXXXXX.XXXXXXXX
127.X.X.X - 保留用于环回
01111111.XXXXXXXX.XXXXXXXX.XXXXXXXX
在B 类网络中，二进制地址以 10 开头，因此十进制数字可以是 128 到 191 之间的任何数字。前 16 位（前两个八位字节）标识网络，其余 16 位表示网络中的主机。
128.0.X.X
10000000.00000000.XXXXXXXX.XXXXXXXX
到
191.255.X.X
10111111.11111111.XXXXXXXX.XXXXXXXX
在C 类网络中，二进制地址以 110 开头，因此十进制数字可以是 192 到 223 之间的任何数字。前 24 位（前三个八位字节）标识网络，其余 8 位表示网络中的主机。
192.0.0.X
11000000.00000000.00000000.XXXXXXXX
到
223.255.255.X
11011111.11111111.11111111.XXXXXXXX
在D 类网络中，二进制地址以 1110 开头，因此十进制数字可以是 224 到 239 之间的任何数字。D 类网络用于支持组播。
224.0.0.X
11100000.00000000.00000000.XXXXXXXX
到
239.255.255.X
11101111.11111111.11111111.XXXXXXXX
在E 类网络中，二进制地址以 1111 开头，因此十进制数字可以是 240 到 255 之间的任何数字。E 类网络是保留的。
240.0.0.X
11110000.00000000.00000000.XXXXXXXX
到
255.255.255.X
11111111.11111111.11111111.XXXXXXXX
| 类别 | 前导位 | 网络 编号位字段的大小 |
主机 编号位字段的大小 |
网络数量 | 每个网络的地址 |
|---|---|---|---|---|---|
| A 类 | 0 | 7 | 24 | 126 | 16,277,214 |
| B 类 | 10 | 14 | 16 | 16,384 | 65,534 |
| C 类 | 110 | 21 | 8 | 2,097,152 | 254 |
| D 类（组播） | 1110 | 20 | 8 | 1,048,576 | 254 |
| E 类（保留） | 1111 | 20 | 8 | 1,048,576 | 254 |
可用的有效网络和主机数量始终是 2N - 2（其中 N 是使用的位数，2 用于调整第一个和最后一个地址的无效性）。因此，对于具有 8 位可用于主机的 C 类地址，主机数量为 254。
较大的网络编号字段允许更多的网络数量，从而适应互联网的持续增长。
IP 地址网络掩码（今天与 IP 地址密切相关）不是必需的，因为掩码长度是 IP 地址本身的一部分。任何网络设备都可以检查 32 位 IP 地址的前几位，以查看地址属于哪个类别。
但是，比较两个 IP 地址的物理网络的方法没有改变（参见子网）。对于每个地址，确定网络编号字段的大小及其后续值（剩余字段被忽略）。然后比较网络编号。如果它们匹配，则两个地址位于同一网络上。
无类域间路由（CIDR，发音为“cider”）于 1993 年推出，是对解释IP 地址方式的最新改进。它取代了上一代 IP 地址语法，即分级网络。具体来说，它不是在 8 位（即八位字节）边界上分配地址块，强制使用 8、16 或 24 位前缀，而是使用可变长度子网掩码（VLSM）技术，允许在任意长度前缀上分配。CIDR 包含
- 指定任意长度前缀边界的 VLSM 技术。与 CIDR 兼容的地址使用后缀写入，该后缀指示前缀长度的位数，例如 192.168.0.0/16。这允许更有效地使用日益稀缺的IPv4 地址。
- 将多个连续的前缀聚合成超网，并在互联网中尽可能地进行广告聚合，从而减少全局路由表中的条目数量。聚合将多个级别的子网划分隐藏在互联网路由表中，并使用 VLSM 反转“子网划分子网”的过程。
- 根据组织的实际和短期预计需求，而不是基于分类地址方案所需的非常大或非常小的块，为组织分配地址块的管理过程。
在计算机网络中，子网或子网是在分配给组织的地址空间内的逻辑地址范围。子网划分是组织（以及自治系统网络节点）网络地址空间的分层划分，分为多个子网。路由器构成子网之间的边界。子网的通信由一个特定路由器的一个特定端口进行调解，至少在短暂的时间内是如此。
典型的子网是一个由一个路由器提供服务的物理网络，例如以太网网络（由一个或多个以太网段或局域网组成，通过交换机和网桥相互连接）或虚拟局域网 (VLAN)。但是，子网划分允许网络在逻辑上进行划分，而不管网络的物理布局如何，因为可以通过配置不同的主机计算机使用不同的路由器来将物理网络划分为多个子网。
子网中所有节点的地址都以相同的二进制序列开头，即其网络 ID 和子网 ID。在 IPv4 中，可以通过子网的基地址和子网掩码来识别子网。
子网划分简化了路由，因为每个子网通常由连接到每个路由器的路由表中的一行表示。
子网划分最初是在 IPv4 中引入分类网络地址之前引入的，以便允许单个较大的网络在其内部拥有多个较小的网络，这些网络由多个路由器控制。子网划分使无分类域间路由 (CIDR) 成为可能。
为了使计算机能够在一个网络上通信，它们都需要自己的 IP 地址。但是，如果您有两个或多个网络，而不是为每个网络购买不同的数字，子网划分提供了将一个 IP 地址范围轻松地划分为您网络中所有主机的能力。子网划分用于 IP 网络，将更大的网络划分为更小的网络。子网划分涉及手动计算 IP 地址的位，并将它们从主机端位中取出并添加到网络端。
术语网络地址有时指的是逻辑地址，即网络层地址，例如IP 地址，有时指的是分配给组织的分类地址范围的第一个地址（基地址）。
互联网等互联网络的一部分的计算机和设备都具有逻辑地址。网络地址对于该设备是唯一的，可以是动态或静态配置的。此地址允许设备与连接到网络的其他设备进行通信。最常见的网络地址方案是 IPv4。IPv4 网络地址由一个 32 位地址组成，该地址分为 4 个八位字节和一个大小相同的子网掩码。为了便于路由过程，该地址被分成两部分，网络地址和主机地址。这非常类似于邮政地址，其中网络地址表示城市，主机地址表示街道地址。子网掩码与网络地址一起使用来确定地址的哪一部分是网络地址，哪一部分是主机地址。
虽然子网掩码通常以点分十进制形式表示，但它们的使用在二进制中变得更加清晰。查看二进制形式的网络地址和子网掩码，设备可以确定地址的哪一部分是网络地址，哪一部分是主机地址。为此，它执行按位“与”运算。
示例
| 点分十进制地址 | 二进制 | |
|---|---|---|
| 完整网络地址 | 192.168.5.10 | 11000000.10101000.00000101.00001010 |
| 子网掩码 | 255.255.255.0 | 11111111.11111111.11111111.00000000 |
| 网络部分 | 192.168.5.0 | 11000000.10101000.00000101.00000000 |
| 主机部分 | 0.0.0.10 | 00000000.00000000.00000000.00001010 |
子网掩码由二进制中的一系列 1 后跟 0 组成。1 表示地址的那一部分属于网络部分，0 表示地址的那一部分属于主机部分。子网掩码不必填充给定的八位字节。这允许将分类网络分解为子网。分类网络是指具有 255.0.0.0、255.255.0.0 或 255.255.255.0 子网掩码的网络。子网掩码也可以以更短的形式表示，称为无分类域间路由 (CIDR) 表示法，它给出网络号后跟斜杠 (“/”) 和 netmask 二进制表示法中“1”的位数（即网络号中相关位的数目）。例如，192.0.2.96/24 表示一个 IP 地址，其中前 24 位用作网络地址（与 255.255.255.0 相同）。
IPv4 地址被分解为三个部分：网络部分、子网部分和主机部分。IP 地址有三个分类网络类别，它们决定了每个部分的大小。
| 类别 | 前导位 | 开始 | 结束 | 点分十进制形式的默认子网掩码 | CIDR 表示法 |
|---|---|---|---|---|---|
| A | 0 | 0.0.0.0 | 126.255.255.255 | 255.0.0.0 | /8 |
| B | 10 | 128.0.0.0 | 191.255.255.255 | 255.255.0.0 | /16 |
| C | 110 | 192.0.0.0 | 223.255.255.255 | 255.255.255.0 | /24 |
| D | 1110 | 224.0.0.0 | 239.255.255.255 | ||
| E | 1111 | 240.0.0.0 | 255.255.255.0 |
127.0.0.1 网络被排除在外，因为它被指定用于环回，不能分配给网络
D 类组播
E 类保留
子网划分是从主机部分分配位作为网络部分的过程。上面的示例显示了对分类网络执行按位“与”过程。以下示例显示了借用位以将分类网络变成子网。
示例
| 点分十进制地址 | 二进制 | |
|---|---|---|
| 完整网络地址 | 192.168.5.130 | 11000000.10101000.00000101.10000010 |
| 子网掩码 | 255.255.255.192 | 11111111.11111111.11111111.11000000 |
| 网络部分 | 192.168.5.128 | 11000000.10101000.00000101.10000000 |
在这个示例中，从原始主机部分借用了两位。这是有益的，因为它允许将单个网络部分拆分为多个更小的网络部分。根据设计，IPv4 地址的数量有限，每个分类网络部分能够支持有限数量的主机。例如，一个分类 C 地址的空间可以容纳 254 个主机。如果网络被分成四个部分，使用分类地址，四个不同的分类 C 地址将必须用于服务这些网络。使用上面的子网划分示例，如果每个子网有 62 个或更少的主机（请参阅下面的数学计算），则可以使用单个分类 C 地址来拆分以服务整个网络，同时浪费最少的主机地址。
可以确定任何子网掩码的可用主机和子网的数量。在上面的示例中，借用了两位来创建子网。每个位可以取值 1 或 0，给出 4 个可能的子网（）
| 网络 | 网络（二进制） | 广播地址 |
|---|---|---|
| 192.168.5.0/26 | 11000000.10101000.00000101.00000000 | 192.168.5.63 |
| 192.168.5.64/26 | 11000000.10101000.00000101.01000000 | 192.168.5.127 |
| 192.168.5.128/26 | 11000000.10101000.00000101.10000000 | 192.168.5.191 |
| 192.168.5.192/26 | 11000000.10101000.00000101.11000000 | 192.168.5.255 |
根据RFC 950标准，所有为零和所有为一的子网值被保留，使可用子网的数量减少了 2 个。但是，由于这种约定引入的效率低下，它通常不再使用，只在处理某些旧设备时才相关。
子网掩码之后的剩余位用于对子网内的主机进行寻址。在上面的示例中，子网掩码包含 26 位，留下了 6 位用于地址 ()。这允许 64 种可能的组合 ()，但是全零值和全一值分别保留为网络 ID 和广播地址，剩下 62 个地址。
一般情况下，可以使用公式 来计算子网上的可用主机数，其中 n 是用于地址主机部分的位数。
RFC 3021 指定了在处理 31 位子网掩码（即 1 个主机位）时对该规则的例外。根据上述规则，31 位掩码将允许 个主机。RFC 在这种情况下为某些类型的网络 (点对点) 做出了让步，以忽略网络和广播地址，允许分配两个主机地址。
C 类网络的可能的子网
| CIDR 表示法 | 网络掩码 | 可用网络 | 每个网络的可用主机 | 总可用主机 |
|---|---|---|---|---|
| /24 | 255.255.255.0 | 1 | 254 | 254 |
| /25 | 255.255.255.128 | 2 | 126 | 252 |
| /26 | 255.255.255.192 | 4 | 62 | 248 |
| /27 | 255.255.255.224 | 8 | 30 | 240 |
| /28 | 255.255.255.240 | 16 | 14 | 224 |
| /29 | 255.255.255.248 | 32 | 6 | 192 |
| /30 | 255.255.255.252 | 64 | 2 | 128 |
| /31 | 255.255.255.254 | 128 | 2 * | 256 |
* 仅适用于 点对点 链接
CIDR 表示法
[edit | edit source]| CIDR | 类别 | 主机* | 掩码 |
|---|---|---|---|
| /32 | 1/256 C | 1 | 255.255.255.255 |
| /31 | 1/128 C | 2 | 255.255.255.254 |
| /30 | 1/64 C | 4 | 255.255.255.252 |
| /29 | 1/32 C | 8 | 255.255.255.248 |
| /28 | 1/16 C | 16 | 255.255.255.240 |
| /27 | 1/8 C | 32 | 255.255.255.224 |
| /26 | 1/4 C | 64 | 255.255.255.192 |
| /25 | 1/2 C | 128 | 255.255.255.128 |
| /24 | 1 C | 256 | 255.255.255.000 |
| /23 | 2 C | 512 | 255.255.254.000 |
| /22 | 4 C | 1024 | 255.255.252.000 |
| /21 | 8 C | 2048 | 255.255.248.000 |
| /20 | 16 C | 4096 | 255.255.240.000 |
| /19 | 32 C | 8192 | 255.255.224.000 |
| /18 | 64 C | 16384 | 255.255.192.000 |
| /17 | 128 C | 32768 | 255.255.128.000 |
| /16 | 256 C, 1 B | 65536 | 255.255.000.000 |
| /15 | 512 C, 2 B | 131072 | 255.254.000.000 |
| /14 | 1024 C, 4 B | 262144 | 255.252.000.000 |
| /13 | 2048 C, 8 B | 524288 | 255.248.000.000 |
| /12 | 4096 C, 16 B | 1048576 | 255.240.000.000 |
| /11 | 8192 C, 32 B | 2097152 | 255.224.000.000 |
| /10 | 16384 C, 64 B | 4194304 | 255.192.000.000 |
| /9 | 32768 C, 128B | 8388608 | 255.128.000.000 |
| /8 | 65536 C, 256B, 1 A | 16777216 | 255.000.000.000 |
| /7 | 131072 C, 512B, 2 A | 33554432 | 254.000.000.000 |
| /6 | 262144 C, 1024 B, 4 A | 67108864 | 252.000.000.000 |
| /5 | 524288 C, 2048 B, 8 A | 134217728 | 248.000.000.000 |
| /4 | 1048576 C, 4096 B, 16 A | 268435456 | 240.000.000.000 |
| /3 | 2097152 C, 8192 B, 32 A | 536870912 | 224.000.000.000 |
| /2 | 4194304 C, 16384 B, 64 A | 1073741824 | 192.000.000.000 |
| /1 | 8388608 C, 32768 B, 128 A | 2147483648 | 128.000.000.000 |
| /0 | 16777216 C, 65536 B, 256 A | 4294967296 | 000.000.000.000 |
