IP地址与子网掩码的划分简述
前言
IP地址（Internet Protocol Address），缩写为IPAdress，是一种在Internet上的给主机统一编址的地址格式，也称为网络协议（IP协议）地址。它为互联网上的每一个网络和每一台主机分配一个逻辑地址，常见的IP地址，分为IPv4与IPv6两大类，当前广泛应用的是IPv4，目前IPv4几乎耗尽，下一阶段必然会进行版本升级到IPv6；如无特别注明，一般我们讲的的IP地址所指的是IPv4。
IP地址被用来给Internet上的电脑一个编号。大家日常见到的情况是每台联网的PC上都需要有IP地址，才能正常通信。我们可以把“个人计算机”比作“一台电话”，那么“IP地址”就相当于“电话号码”
一、IP地址
1、IP地址格式
IP地址是一个32位的二进制数，通常被分割为4个“8位二进制数”（也就是4个字节）。IP地址通常用“点分十进制”表示成（a.b.c.d）的形式，其中，a,b,c,d都是0~255之间的十进制整数。例：点分十进IP地址（100.4.5.6），实际上是32位二进制数（01100100.00000100.00000101.00000110）。
IPv6由128位二进制组成，由八个16 位字段组成，相邻字段用冒号分隔（ipv62001:0db8:3c4d:0015:0000:0000:1a2f:1a2b）
2、IP地址组成
ip地址是由“网络号”和“主机号”组成的。每个IP地址包括两个标识码（ID），即网络ID和主机ID；同一个物理网络上的所有主机都使用同一个网络ID，网络上的一个主机有一个主机ID与其对应。
IP地址=网络地址+主机地址
-
网络 ID：标识网络，每个网段分配一个网络ID，处于高位
-
主机 ID：标识单个主机，由组织分配给各设备，处于低位
3、IP地址分类
A类iP地址
一个A类IP地址由1字节的网络地址和3字节主机地址组成，它主要为大型网络而设计的，网络地址的最高位必须是“0”， 地址范围从1.0.0.0 到127.0.0.0。可用的A类网络有127个，每个网络能容纳16777214个主机。其中127.0.0.1是一个特殊的IP地址，表示主机本身，用于本地机器的测试。 共识 留出127.0.0.1 这个地址 用来测试自身网卡
0-127，其中0代表任何地址，127为回环测试地址，因此，A类ip地址的可用范围是1-126.
每个网络中的主机数：2^24-2=16777214
默认子网掩码：255.0.0.0
私网地址：10.0.0.0
B类iP地址
一个B类IP地址由2个字节的网络地址和2个字节的主机地址组成，网络地址的最高位必须是“10”，地址范围从128.0.0.0到191.255.255.255。可用的B类网络有16382个，每个网络能容纳6万多个主机
128-191，其中128.0.0.0和191.255.0.0为保留ip，可用范围是128.1.0.0–191.254.0.0。
每个网络中的主机数：2^16-2=65534
默认子网掩码：255.255.0.0
私网地址：172.16.0.0-172.31.0.0
C类ip地址
一个C类IP地址由3字节的网络地址和1字节的主机地址组成，网络地址的最高位必须是“110”。范围从192.0.0.0到223.255.255.255。C类网络可达209万余个，每个网络能容纳254个主机。
192-223，其中192.0.0.0和223.255.255.0为保留ip，可用范围是192.0.1.0–223.255.254.0
每个网络中的主机数：2^8-2=254
默认子网掩码：255.255.255.0
私网地址：192.168.0.0-192.168.255.0
D类ip地址
是多播地址。该类IP地址的最前面为“1110”，所以地址的网络号取值于224~239之间。一般用于多路广播用户
E类ip地址
是保留地址，用于科研。该类IP地址的最前面为“1111”，所以地址的网络号取值于240~255之间
3.1 私有网络地址
私有网络地址（以下简称私网地址）是指内部网络或主机的IP地址，IANA(互联网数字分配机构）规定将下列的IP地址保留用作私网地址
，不在Internet上被分配，可在一个单位或公司内部使用。RFC1918中规定私有地址如下：
3.2 公共IP地址
公共IP地址：互联网上设备拥有的唯一地址
4、特殊IP地址
- 0.0.0.0
0.0.0.0不是一个真正意义上的IP地址。它表示所有不清楚的主机和目的网络（代表任意地址）
- 255.255.255.255
广播地址。对本机来说，这个地址指本网段内(同一广播域)的所有主机
- 127.0.0.1～127.255.255.254
本机回环地址，主要用于测试。在传输介质上永远不应该出现目的地址为“127.0.0.1”的 数据包
- 224.0.0.0到239.255.255.255
组播地址，224.0.0.1特指所有主机，224.0.0.2特指所有路由器。224.0.0.5指OSPF 路由器，地址多用于一些特定的程序以及多媒体程序
- 169.254.x.x
如果Windows主机使用了DHCP自动分配IP地址，而又无法从DHCP服务器获取地址，系统会为主机分配这样地
二、子网掩码（主要区分主机位和网络位）
子网掩码的表示方法
比如192.168.1.100/24, 代表子网掩码有24个1, 也就是 255.255.255.0
为什么要进行子网划分?
比如需要让500台主机在同一个网段内, 那就分配一个B类网段, 比如 191.100.0.0/16
但是B类网段共有65534个可用IP地址，即191.100.0.1 ~ 191.100.255.254
这种分配会浪费很多资源所以要进行合理的子网划分来达到节省资源的目的
子网划分
子网划分：就是将多余的主机位借用给网络位，从而划分出多个子网
1 子网的划分步骤
- 确定子网的子网掩码长度（子网掩码中主机位的“0”的个数）（个数为n）
- IP的总数为2^n
- 确定子网中第1个、最后1个主机可用的IP地址即主机位全0，主机位全1
- 可以判断出可用IP地址数量为2^n-2
2 关于网络id的运算步骤和判断
运算步骤如下：
- 自己的IP地址和子网掩码做运算 得出网络id
- 拿B的地址和A自己的子网掩码做运算，得出B的网络id
- 判断一，二步中网络id是否一致（PS：要确认A和B的子网掩码是否是同类型子网掩码，若子网掩码类型不一致，得出网络id结果一致也无法传输数据）
- 如果不一致 传给网关帮忙转发数据
