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