⽹络划分与寻址三要素:IP地址、⼦⽹掩码和地址分类
正⽂
32位的IP地址空间总计有40多亿个可⽤IP地址,如果你是互联⽹创建之初的设计者,你会怎么分配这些IP?你可能会说⼀个⼀个地分吧,请求⼀个给⼀个。这不失为是⼀个⽅案,但是⾯对这么多的IP地址,这种“扁平”的管理⽅式真的有效吗?如果是给⼀个组织甚⾄国家批量分配P呢?就像是在⼀个⽂件夹下管理40多亿个⽂件⼀样,这种处理⽅式真的明智吗?显然,当时的设计者并没有采取这种简单直⽩的做法,⽽是像我们管理⼤多数信息⼀样对信息进⾏了“分门别类”,同样是40多亿个⽂件,如果按照某种规则或特征把它们分散放置到多个⽂件夹或⼦⽂件夹下⼀定会极⼤地⽅便管理。
于是问题来了:怎么分?
如果把IP地址看作是⼀个家庭住址,那么在家庭住址中⾃然有省、市、街道、⼩区这样的层级划分,逐级缩⼩范围后定位到⼀个门牌号上。如果我们给省、市、街道都编好号,再和门牌号拼在⼀起,我们得到的这样⼀长串数字就可以唯⼀地标识⼀个家庭住址,同样,IP地址有32位的长度,如此之长的⼀个编码,为什么不可以取出前⼏位作为⼀个“区域”的地址,把剩余的⼏位作为它在这个区域下的”相对“地址呢?这样⼀个IP地址就可以视作两部分,前⾯是它的“区域“地址,后⾯是它在这个”区域“内的”相对“地址,是的,这正是⼦⽹掩码所要解决的问题,按照规范的叫法,通过⼦⽹掩码标识出的所谓的“区域“地
网游角名址就⽹络地址,也叫⽹络标识,⽹络ID或⼦⽹地址,⽽所谓
的“相对“地址就主机地址。
这样看上去好了很多,但是不知道你有没有敏锐地察觉到⼦⽹掩码对IP地址的划分与我们举例的家庭住址的划分有⼀个明显的不同,那就是前者只能划分两级:⽹络地址和主机地址,⽽后者则是多级划分。⼦⽹掩码只能实现两级划分带来了⼀个问题,那就是同样⼀个IP:手消毒
67.101.121.131,它的⼦⽹掩码有可能是255.0.0.0,也可能是255.255.0.0,也可能是别的什么值,于是,对于⼀个给定的IP,特别是公⽹的IP,在不知道⼦⽹掩码的时候会导致对该IP有多种不同的解读,就像上⾯的例⼦,67.101.121.131可能是⼦⽹67.0.0.0下的⼀个主机,也可能是⼦⽹67.101下的⼀个主机,很显然,这种歧义性导致这个IP还是不可⽤,是的,我们还是漏了点什么,让这套描述机制暂时⽆法⼯作,我们需要到问题的原因并堵上这个窟窿。
这最后⼀个需要解决漏洞可以描述为:由于⼦⽹掩码只具有”两级“(⽹络地址和主机地址)划分能⼒,⽽它的切分粒度⼜可变(即如果切出的⼦⽹少,则⼦⽹可以容纳的机器数量就多,如果⼦⽹多,则可以容纳的机器数量就⼩)这种不确定的划分⽅式必然会导致IP含义的不确定性,所以要解决这个问题就必须要规定好:以哪些值为开头的IP它的⼦⽹掩码默认是255.0.0.0,以哪些值为开头的IP它的⼦⽹掩码默认是255.255.0.0,以此类推。这实际上就是IP地址分类。
补上地址分类的概念之后,我们再来重新⽐较⼀个IP地址空间的划分与我们举例使⽤的家庭住址这类具有典型层级关系的信息划分之间有什么不同。如前⾯所述,最⼤的不同在于IP地址空间只能划分两个层级,为了能够适应不同规模(粒度)的IP分配要求,IP地址空间必需要划分出多种不同规模(粒度)的⼦空间,并且规定好哪些是⼤规模(粒度)的⼦空间,哪些是⼩规模(粒度)的⼦空间。然后,再结合IP地址和⼦⽹掩码就可以准确地定位了。可以说IP地址、⼦⽹掩码和地址分类这三个要素⼀起实现了对IP地址空间的划分与寻址,三者任何⼀个元素的缺失都会带来逻辑上的漏洞。
最后⼀个问题:同样的,在⼀个局域⽹⾥,理论上我们也有需要切分出⼤⼩不等的⼦⽹的需求,这也需要对IP地址进⾏分类,⽐如在
10.0.0.0/8的⽹路⾥划分10.0.0.0/16 ~ 10.127.0.0/16和10.128.0.0/24 ~10.191.255.0/24 等等 ⾄于是否可⾏以及如何操作待有机会和⽹络管理员请教⼀下。
参考资料
⼦⽹掩码
⼦⽹掩码是⽤来指明⼀个IP地址的哪⼏位标识的是主机所在的⼦⽹(也叫⽹络标识),以及哪些位标识的是主机在⽹络中的地址。⼦⽹掩码不能单独存在,它必须结合IP地址⼀起使⽤。
但是如果只有⼦⽹掩码, 我们可以判断出的信息是:它能表⽰多个⼦⽹,以及每个⼦⽹下能有多少个主机!
⼦⽹掩码通常有以下2种格式的表⽰⽅法:
1. 通过与IP地址格式相同的点分⼗进制表⽰
如:255.0.0.0 或255.255.255.128
国庆遇上中秋节朋友圈2. 在IP地址后加上”/”符号以及1-32的数字,其中1-32的数字表⽰⼦⽹掩码中⽹络标识位的长度
如:192.168.1.1/24 的⼦⽹掩码也可以表⽰为255.255.255.0
IP地址分类
在⼀个局域⽹⾥,我们完全可以按照⾃⼰的意愿和需要来切分⽹络地址,同样也是定义3要素,
地址分类,⼦⽹掩码和IP地址。
IP默认分配的⼦⽹掩码每段只有255或0
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A类的默认⼦⽹掩码 255.0.0.0 ⼀个⼦⽹最多可以容纳1677万多台电脑, A类地址的表⽰范围为:0.0.0.0~126.255.255.255
B类的默认⼦⽹掩码 255.255.0.0 ⼀个⼦⽹最多可以容纳6万台电脑,B类地址的表⽰范围为:128.0.0.0~223.255.255.255
C类的默认⼦⽹掩码 255.255.255.0 ⼀个⼦⽹最多可以容纳254台电脑,C类地址的表⽰范围为:192.0.0.0.~223.255.255.255保留地址
在IP地址中专门保留了三个区域作为私有地址,其地址范围如下:
秋分是2022的几月几日类型⽹络地址⽹络数A10.0.0.0/8 ()1 B172.16.0.0/12 ( ~ )16 C192.168.0.0、16 ( ~ )256
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