IP地址和子网掩码

2019-11-04 20:48:51

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供稿：网友

　　基于ip协议的因特网，目前已经发展成为当今世界上规模最大、拥有用户最多、资源最广泛的通信网络。IP协议也因此成为事实上的业界标准，以IP协议为基础的网络已经成为通信网络的主流。
　　
　　一、IP地址
　　
　　IP地址是用来标识网络中的一个通信实体，比如一台主机，或者是路由器的某一个端口。而在基于IP协议网络中传输的数据包，也都必须使用IP地址来进行标识，如同我们写一封信，要标明收信人的通信地址和发信人的地址，邮政工作人员通过该地址来决定邮件的去向。
　　
　　在计算机网络里，每个被传输的数据包也要包括一个源IP地址和一个目的IP地址。当该数据包在网络中进行传输时，这两个地址要保持不变，以确保网络设备总能根据确定的IP地址，将数据包从源通信实体送往指定的目的通信实体。
　　
　　目前，IP地址使用32位二进制地址格式，为方便记忆，通常使用以点号划分的十进制来表示，如：202.112.14.1。
　　
　　一个IP地址主要由两部分组成：一部分是用于标识该地址所从属的网络号；另一部分用于指明该网络上某个特定主机的主机号。
　　
　　为了给不同规模的网络提供必要的灵活性，IP地址的设计者将IP地址空间划分为五个不同的地址类别，如下表所示，其中A、B、C三类最为常用。
　　　 IP地址和子网掩码（图一）

　　网络号由因特网权力机构分配，主机地址由各个网络的治理员统一分配。因此，网络地址的惟一性与网络内主机地址的惟一性确保了IP地址的全球惟一性。
　　
　　二、子网划分
　　
　　为了提高IP地址的使用效率，一个网络可以划分为多个子网：采用借位的方式，从主机最高位开始借位变为新的子网位，剩余部分仍为主机位。这使得IP地址的结构分为三部分：网络位、子网位和主机位，如图1所示。
　　　 IP地址和子网掩码（图二）

　　引入子网概念后，网络位加上子网位才能全局惟一地标识一个网络。把所有的网络位用1来标识，主机位用0来标识，就得到了子网掩码。图2所示的子网掩码转换为十进制之后为：255.255.255.224。
　　
　　子网编址使得IP地址具有一定的内部层次结构，这种层次结构便于IP地址分配和治理。它的使用要害在于选择合适的层次结构，使得网络地址既能适应各种现实的物理网络规模，又能充分地利用IP地址空间（即从何处分隔子网号和主机号来决定）。
　　
　　三、 IP 地址的局限性
　　
　　最初的因特网设计者没有预想到网络会如此快速地发展，因此现在网络面临的问题都可以追溯到因特网发展的早期决策上，IP地址的分配更能体现这一点。
　　 IP地址和子网掩码（图三）

　　目前使用的IPv4地址使用32位的地址，即在IPv4的地址空间中有232（约43亿）个地址可用。这样的地址空间在因特网早期看来几乎是无限的，于是便将IP地址根据申请而按类别分配给某个组织或公司，而没有考虑到IPv4地址空间最终会被用尽。
　　
　　IPv4地址是按照网络的大小（所使用的IP地址数）来分类的，它的编址方案使用“类”的概念。A、B、C三类IP地址的定义很轻易理解，也很轻易划分，但是在实际网络规划中，它们并不利于有效地分配有限的地址空间。对于A、B类地址，很少有这么大规模的公司能够使用，而C类地址所容纳的主机数又相对太少。所以，现有类别的IP地址并不利于有效地分配有限的地址空间，不适合网络规划。
　　
　　在这种情况下，人们开始致力于下一代因特网协议——IPv6的研究。由于现在IPv6的协议并不完善和成熟，还需要长期的试验验证，因此，IPv4到IPv6的完全过渡将是一个比较长的过程，在过渡期间我们仍然需要在IPv4上实现网络间的互连。而在20世纪90年代初期引入的变长子网掩码（VLSM）和无类域间路由（CIDR）等机制，作为过渡时期提高IPv4地址空间使用效率的短期解决方案起到了很好的作用。

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