网络号和主机号等的分析和计算

MrCQX 2017-03-26

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　　当前使用的IP地址有4个字节（32bit）组成，即IPV4编码方式。每个IP地址包括两部分：网络号和主机号。当分配给主机号的二进制位越多，则能标识的主机数就越多，相应地能标识的网络数就越少，反之同理。

　　IP地址分为五类，A类保留给政府机构，B类分配给中等规模的公司，C类分配给任何需要的人，D类用于组播，E类用于实验，各类可容纳的地址数目不同。

　　A、B、C三类IP地址的特征：当将IP地址写成二进制形式时，A类地址的第一位总是0，B类地址的前两位总是10，C类地址的前三位总是110。

　　给出一个IP地址，我们可以通过子网掩码确定这个IP地址的网络号和主机号。

　　子网掩码的作用就是将某个IP地址划分成网络地址和主机地址两部分。

例如

有一个C类地址为: 192.9.200.13　

其缺省的子网掩码为: 255.255.255.0　

则它的网络号和主机号可按如下方法得到：

① IP地址 192.9.200.13

转换为二进制11000000　00001001　11001000　00001101

② 子网掩码255.255.255.0

转换为二进制11111111　11111111　11111111　00000000

③ 将两个二进制数做按位与（&）运算后得出的结果即为网络部分

11000000　00001001　11001000　00001101　

& 11111111　11111111　11111111　00000000

-------------------------------------------------------------

11000000　00001001　11001000　00000000

= 192 . 9 . 200 . 0

即网络号为192.9.200.0

④将子网掩码取反再与IP地址按位与（&）后得到的结果即为主机部分

11000000　00001001　11001000　00001101　

&　 00000000　00000000　00000000　11111111 --- >已将掩码取反

------------------------------------------------------------

00000000　00000000　00000000　00001101　

= 0 . 0 . 0 . 13

即主机号为13(或者0.0.0.13)。

已知192.168.1.133、255.255.255.0，这个子网掩码是C类地址的默认的子网掩码，在使用这个掩码时，这个IP地址并没有划分子网，将其转换为8位二进制数，其中的1所的对应的部分就是网络号，而0所对应的部分就是主机号。根据计算方法，192.168.1.0就是网络号（代表当前网络），0.0.0.133就是主机号。同时根据定义，主机号位全为一的地址为此网段的广播地址可知，此时的广播地址为192.168.1.255。此种默认情况是最常见的。

下面看下将网络划分子网后的情况，如：已知192.168.1.133、255.255.255.192.判断网络号，主机号和广播地址。

我们来看掩码255.255.255.192，将其转换成二进制后和255.255.255.0对比可发现，前掩码的前24位没有变化，只是在原来表示主机号的部分头两位变成了1。

我们把IP地址中的前24位（192.168.1）不看，因为前24位对应掩码没有变化它们始终表示网络号。

按照子网掩码的定义，

子网掩码1所对应的位为网络号位

而0所对应的位为主机号位

如图中深蓝色部分所示，主机号中的两位被用来表示网络号了，这就是子网号。（二进制一位用0或1表示，那么占用了两位就有2*2=4种表示，这里占用了2位，也就是说我们将原有的192.168.1.0这个网络分成了四份，即4个子网）这四段的网络号分别是00000000、01000000、10000000、11000000，现在我们将它们转换成10进制就分别是0、64、128、192，现在把前24位加进来。

这四段网络分别是192.168.1.0 (~192.168.1.63)

192.168.1.64 (~192.168.1.127)

192.168.1.128 (~192.168.1.191)

192.168.1.192 (~192.168.1.255)

现在我们来看广播地址，既然我们把一个网段分成了四份，它就应该有4个广播地址。 广播地址的定义是主机号位全位1的地址就是广播地址。所以这四个网段的广播地址末八位就是00111111、01111111、10111111、11111111，转换成10进制分别为63、127、191、255。加上原来的网络号位，广播地址就是

192.168.1.63

192.168.1.127

192.168.1.191

192.168.1.255

四个网段中刨除网络地址和广播地址中间的部分就是可用的主机IP地址了。

通过以上分析方法可知192.168.1.133这个IP地址的网络号是192.168.1.128，其主机号是0.0.0.5，广播地址是192.168.1.191。

根据以上分析和计算方法，子网划分建议按以下步骤和实例计算子网掩码。

将要划分的子网数目转换为2的m次方。如要分8个子网，8=2³。
取上述要划分子网数的2^m的幂m。如2³，即m=3。
将上一步确定的幂m按高序占用主机地址m位后转换为十进制。
如m为3 则是11100000，转换为十进制为224，即为最终确定的子网掩码。如果是C类网，则子网掩码为255.255.255.224；如果是B类网，则子网掩码为255.255.224.0；如果是A类网，则子网掩码为255.224.0.0。在这里，子网个数n与占用主机地址位数m有如下等式成立：2^m=n。