达内-网络工程-IP地址的认识以及二进制与十进制的转换方法

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本文整体内容包括以下几个部分:

IP地址简要介绍

IP地址的作用

IP地址的表示

2进制与10进制的转换

IP地址的结构

子网掩码

IP地址的管理

IP地址的分类

IP地址的问题

IP地址解决方案


IP地址的简要介绍

   凡是能够上网的设备,必须得有一个 IP 地址;而每一个IP地址,就相当于每一个人都必须有一个名字;

   常见的IP地址的样子,比如 TP-Link 无线路由的默认地址:192.168.1.1

IP地址的作用

   在一定范围内,唯一的标识,一个上网的设备;(凡是需要上网的设备,必须得有IP地址)

IP地址的表示

   计算机只能够识别二进制,所以在计算机中的IP地址是通过二进制表现的(10101010 01010010 01001011 10100111)。

   在人的世界,使用点分十进制更利于查看与记录(X.X.X.X),在这里X表示的一个十进制数,

每一个X对应的是8个二进制;每一个X对应1个字节;X取值范围是0--255 ;

2进制与10进制的转换

1、  正整数转成二进制。要点一定一定要记住哈:除二取余,然后倒序排列,高位补零。

        也就是说,将正的十进制数除以二,得到的商再除以二,依次类推知道商为零或一时为止,然后在旁边标出各步的余数,最后倒着写出来,高位补零就OK咧。哎呀,还是举例说明吧,比如42转换为二进制,余数为010101,倒过来的话是101010,如果写成IP地址的形式则需要前面的位补0,00101010。


2、 整数二进制转换为十进制:如二进制1101,换算成十进制就是:1*2(1-1)+0*2(2-1)+1*2(3-1)+1*2(4-1)=1+0+4+8=13从最低位(最右)算起,位上的数字乘以本位的权重,权重就是2的第几位的位数减一次方。比如第2位就是2的(2-1次)方,就是2;第8位就是2的(8-1)次方是128。把所有的值加起来。

常用的2^N次方的计算结果

2的0次方=1

2的1次方=2

2的2次方=4

2的3次方=8

2的4次方=16

2的5次方=32

2的6次方=64

2的7次方=128

2的8次方=256

2的9次方=512

2的10次方=1024

2的16次方=65536

2的32次方=4294967296

IP地址的结构

   #长度为 32 bit;

   #结构:网络位 + 主机位(依靠子网掩码区分网络位和主机位)

    例如:192.168.1.1

子网掩码

 -作用 

    区分IP地址中的网络位与主机位,并且必须与IP地址,一一对应,成对出现;

 -表示

    纯2进制 

    点分十进制 (y.y.y.y) ->y的取值范围是 0 --255

    /n (n表示的是子网掩码中有多少个1)

 -功能实现

    子网掩码中1所对应的IP地址中的位,称之为网络位

    子网掩码中0所对应的IP地址中的位,称之为主机位

       例如: 

         IP:   10101101 11001111 10010001 00001011

         Mask: 11111111 11111111 11111111 00000000

  -特点

    #与IP地址一一对应;

    #1和0永远是连续的,不会交叉出现;

    #左边永远是1,右边永远是0;

相关易混淆概念:

    -反掩码 (inverse-mask)

          即将掩码中的1和0互相变化就可以了。

    -通配符(wildcard bits)

          0和1可以交叉出现,也可以不交叉;

IP地址的分类

 目标:为了便于IP地址的管理;

 原则:看IP地址中的第一个字节的前面几个固定的bit;

     0000 0000.X.X.X

A  第一个字节的,前面1个bit,如果是0,则称之为A类 

    十进制则是0-127    默认掩码 255.0.0.0

0000 0000 ----> 0 

0111 1111 ----> 127

B  第一个字节的,前面2个bit,如果是10,则称之为B类

    十进制则是128-191   默认掩码 255.255.0.0

1000 0000 --->128

1011 1111 --->191

C  第一个字节的,前面3个bit,如果是110,则称之为C类

    192-223      默认掩码 255.255.255.0

     1100 0000 --->192

1101 1111 --->223

D  第一个字节的,前面4个bit,如果是1110,则称之为D类

    224-239      无掩码

E    剩下的为E类

    240-255      实验室保留使用

特殊的IP地址(不能用-不能配置在网络设备上)

   #网络地址

-作用

 代表的是一个范围/区域,不代表任何设备;

     -定义

       IP地址中的主机位,全为0。该IP称之为网络地址

   #广播地址

     -作用

       代表的是一个范围/区域中的所有设备;

     -定义

        IP地址中的主机位,全为1。该IP称之为广播地址

        0和127开头的地址,不可以直接配置在设备上;

    

例如: 

     192.168.1.255

     255.255.0.0

     1100 0000.1010 1000.0000 0001.1111 1111

     1111 1111.1111 1111.0000 0000.0000 0000

     192.168.1.255   255.255.255.0 --->该地址不可用;

     192.168.1.255   255.255.0.0   --->该地址可以用;

IP地址的问题

   IP地址空间不足;

   IP地址浪费,进一步导致可用地址空间不足;

       

举例

   192.168.1.1 /24

  网络地址:192.168.1.0/24

  广播地址:192.168.1.255/24

  该网段包含地址:256个;(2个8次方)

  该网关可用地址:256-2=254个;

宗旨

   一个网段中使用不完的IP地址,不可以分配给其他部门使用。所以这些地址,就视为是“浪费滴”;

  

IP地址的解决方案

    1、私有地址/公有地址

(NAT:network address translation)-网络地址转换

    -定义:

   任何一个机构、组织或者单位,都可以免费的、重复使用的IP地址空间;使用该类型的IP地址,不可以上网;

A类的私有IP地址:

   10.0.0.0    ----  10.255.255.255  (10.0.0.0/8)

B类的私有IP地址:

   172.16.0.0  ---- 172.31.255.255   (172.16.0.0/12)   

C类的私有IP地址:

   192.168.0.0 ---- 192.168.255.255  (192.168.0.0/16)

D类的私有IP地址:

   239.0.0.0   ---- 239.255.255.255  (239.0.0.0/8)

蓝色为区域所写内容能够为子网掩码的另一种表达方式:  /n (n表示的是子网掩码中有多少个1)

    2、子网划分

    3、IPv6


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