一文详解计算机网络IP地址和子网掩码

什么是IP地址和mac地址？

IP地址就是每个计算机的一个独一无二的身份证，但是这个身份证是可变的，重启计算机或者将计算机移动到其他地区，身份证会动态变化。

比如，今日头条等自媒体平台上，发文或者评论都带有IP属地：

计算机还有一个永远不变的身份证就是MAC地址，一般计算机厂商在生产时直接烧录在网卡EPROM上，理论上是独一无二的，但是，这个硬件地址可以人为修改，我们一般不考虑这个因素。

查看自己电脑的MAC地址，在命令提示符中是人ipconfig/all：

然而，我的电脑中除了自己的主机，还有很多windows和linux虚拟机，同时由于虚拟机是自己设置的MAC虚拟地址，这样也很难保证MAC地址的唯一性。每个虚拟机都会有一个IP、MAC地址。

上述物理地址：80-32-53-6A-EE-E7就是我的电脑MAC地址，由6组十六进制数据组成，共48位，共有个地址，冲突概率极小。

MAC地址在数据链路层，IP在网络层。比如蓝牙通信就是靠MAC地址识别，手机播放音乐，只有和手机进行配对的蓝牙耳机才可以接收，其他人的蓝牙耳机就不可以接收到我的手机音乐。

而我的电脑IP地址为IPv4类型，192.168.1.2。是点分十进制。我们目前大多使用IPv4，共32位。但是用32个0或1表示，可读性很差，因此8个一组，分为4组，每组的数值都在0~255之间，这就是我们目前的IP地址表现形式。但是IPv4的总数很少，大概43亿。因此为了弥补IPv4的数量不足问题，现在还有IPv6地址。

IP地址的分类

IP地址由网络号+主机号构成，分为A、B、C、D、E类IP地址。同时还有一些特殊的IP地址，比如127.0.0.1是本地软件回环测试地址，就是这个地址只在自己的电脑上使用，不会进入到网络，比如，我自己启动一个网站服务器，需要在其他电脑浏览器输入我的电脑IP测试，但是我自己的电脑就是服务器也可以作为客户端，在自己电脑上浏览器输入127.0.0.1也可以实现测试，无需联网，所以服务器开发测试常用这个回环地址。

IP都为0的地址0.0.0.0表示当前网络默认地址，可以作为源地址，而不可以作为目的地址。比如本机服务器启动一个网络服务，源地址可以写自己的IP，而一般为了方便或者防止IP改变，就写成0.0.0.0。

IP地址分段后，只要保证每个网络号段不同，每个网络段内每个主机号不同，就可以保证任意两个主机IP都不同，同时，网络传输过程中，路由器首先根据网络号判断信息传输路径，到达该网段后再进行转发寻找对应主机号。

A类地址：网络号是前8位以0开始，共有128-2个地址可以指派，因为全0代表本网络，同时127开头是回环地址，二进制为7个1。合法主机的地址为个，主机号全为0代表该网络，主机号全为1代表广播，其他类别地址主机地址同样计算方法，需要做减2处理。

B类地址：网络号前16位，以10开头。网络号2的16次方减1，因为以10开头，无论后面14位如何设置，都不会出现全0的情况。

C类地址：网络号前24位，以110开头。

依此类推……

子网划分与子网掩码

网络号+主机号的划分方法使得IP地址空间利用率极低，比如我只是一个10人左右的小公司，电脑数量20台，申请一个B类IP地址，合法主机数量为16777214个。而我最多就20台主机，这样的划分方案显然是不合理的。

因此，划分子网是得两级IP地址变为三级IP地址，子网是公司内部划分的，对外依然是B类IP，三级IP为：网络号+子网号+主机号。

其他网络发送到我的公司信息，先按照网络号到本网络路由器，再按照子网号和主机号找到对应主机。

那么子网如何划分呢？这就涉及到子网掩码的概念。

子网掩码也是由1和0构成的32位二进制串，1对应IP中网络号和子网号，0对应主机号。假定IP为141.14.72.24，子网掩码为255.255.192.0，转换为二进制：11111111.11111111.11000000.000000。该网络可以使A类或B类地址，假定为B类地址，其主机号有14位，可分配地址数为2的14次方减2。

无分类编址CIDR

一般来说，B类地址比较常用，对于大公司而言，C类地址主机数太少，A类数量一共就126个，因此，B类地址极速消耗，1992年时就已经分配完一半，当时预估1994年就会耗尽。

因此，出现了无分类编制CIDR，取消了A类、B类、C类的概念。表示为：128.14.32.0/20。/20表示网络号20位，后面12位是主机号。也叫做“斜线记法”。

比如在子网192.168.4.0、30中，能接收目的的地址为192.168.4.3的IP分组的最大主机数是多少？

30代表网络号，主机号只有两位，2的平方为4，全0代表该主机，只可以做源地址，不可以发送，因此结果应该为3。

继续分析，还有一个特殊的广播地址，发送到特定网络，该网络所有主机都会接收这个广播信息，也是可以使用的。然而，目的的地址为192.168.4.3最后的两位为3的二进制11，就是该网络的广播地址，所以结果再减1变为2。

再补充一个受限的广播地址255.255.255.255全为1，一个主机如果想把报文发送给其他所有主机可以使用这个地址，但是这个报文只可以发给本网络内所有其他主机，不可以超出局域网范围，路由器会拦截这个IP地址的报文。