硅谷网学院：有关IP地址的几个运算方法汇总 |
| 2014-04-26 18:29 作者：张越 陈军 来源：硅谷网 HV： 编辑： 【搜索试试】
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硅谷网 《硅谷》杂志2012年第12期刊文称,在网络的实际应用和有关网络的考试中，给定一个网络地址，要求划分为几个子网，并给出每个网段的子网掩码以及每个子网所能容纳的主机数，这类问题既是理论计算，又是网络设计所要考虑的很重要的问题，通过几个例子给出其计算方法。
在网络设计阶段，难免要考虑建成的网络是否需要分为几个子网，每个子网如何表示？每个子网最多能容纳多少台主机？在网络工程师的考试中，这类问题涉及到的计算也很多；对于网络知识的初学者来说，掌握这类计算更是一件比较困难的事情。
要清楚这些算法，首先要明确IP地址、子网以及子网掩码的含义。IP地址按组成形式来说，是由4组8位二进制代码组成，每组之间用“.”隔开，一般采用点分十进制表示法，即把4组8位二进制按组分别转换成十进制数据，如10.78.151.121。按层次结构来说，IP地址由网络号+主机号组成的，网络号表示主机所在的网络地址，主机号表示网络中的主机地址。
在IP地址中，还有2个与计算有关的特殊地址。1）网络地址：是指主机号全0的IP地址，即网络本身。2）广播地址：是指主机号全1的IP地址，表示这一网段下所有的主机。
子网是指在一个IP地址上生成的逻辑网络，是用掩码从IP地址的主机部分解析出一些字节，作为子网的地址。有了子网的概念后，IP地址则由网络号、子网号和主机号三部分组成。子网掩码的作用是区分IP地址中的网络部分和主机部分，并将网络进一步划分为若干子网。子网掩码的格式与IP地址相同，确定其方法是网络地址部分全为1，主机地址部分全为0，表示时用十进制，如255.255.0.0，有时也只给出网络地址所占的位数，如171.16.7.128/16，表示前16位为网络号，也就是子网掩码为255.255.0.0。
知道IP地址、子网掩码、网络地址和广播地址的概念后，划分子网数、计算子网掩码和每个子网内的主机数就容易了。如果要划分子网，可以从主机地址中拿出高X位作为子网地址分配给每个子网，则有子网数=2X（早期的公式是2X－2，即减去网络地址和广播地址。现在的网络中，已经不需要-2了，不过需要加上相应的配置命令，如CISCO路由器加命令IPsubnetzero)。相应的在子网掩码中把拿出的这高X位地址也要设为1，剩余的位作为每个子网的主机地址，则每个子网内主机地址范围为网络地址+1到广播地址-1，主机数量=2二进制主机位数－2，下面举例说明。
1求子网数
例1、某校园网的地址是138.158.192.0/20，该校园网被划分为_____个C类子网。
分析：由138可知这是一个B类地址，B类地址高16位表示网络标识，而题目给出的网络标识是20位，可见把主机地址的高4位用来划分子网了，所以子网数为24=16个。
例2、一个B类网络的子网掩码为255.255.192.0，则这个网络被划分为_____个子网。
分析：B类网络默认的子网掩码为255.255.0.0，在这个网络中又增加了主机地址的高两位，成为255.255.192.0，说明主机地址的高两位用来划分子网了，所以子网数为22=4个子网。
2求子网掩码和主机数的计算
例3、某校园网的地址是202.100.192.0/18，要把该网络分为30个子网，则子网掩码应该是________，每个子网可分配的主机地址数是________。
分析：网址202.100.192.0/18中网络地址占18位，要把该网络分为30个子网，30接近25=32，需要从主机高位取出5位标识子网，所以子网掩码共有23位，故子网掩码为255.255.254.0。主机位为32-23=9位，所以每个子网可分配的主机数为29-2=510个
3求网络地址和广播地址的计算
例4、一个主机的IP地址是172.16.2.12/24，则该主机所在的网络地址是_________。
分析：把IP地址化为二进制形式，前24位表示网络地址，就从高24位截取，其余的主机位全0，就是所求的网络地址。前24位原样保留，其余的主机位全1，就是广播地址。
本题更简单，IP地址前24位为网络号，正好是前三组，不存在网络地址和主机地址叠加的情况，可以迅速判定网络地址为172.16.2.0。也可以首先写出IP地址和子网掩码的二进制形式，然后按位做“与”运算，计算结果就是网络地址。
例5、一个主机的IP地址是172.16.7.131/26，则该IP地址所在网络的广播地址是________。
分析：广播地址是指主机号全为1的IP地址。将IP地址172.16.7.131/26化为二进制10101100.00010000.00000111.10000011。前26位表示网络号，故网络地址为172.16.7.128；后6位表示主机地址，故广播地址为10101100.00010000.00000111.10111111，即172.16.7.191。本题属于网络地址和主机地址叠加的情况。
4判断是否某网段的主机地址
例6、以下给出的地址中，不属于网络222.15.64.0/20的主机地址是___________。
A.222.15.78.17B.222.15.79.16C.222.15.88.15D.222.15.65.18
分析：方法一：网络222.15.64.0/20中排除网络地址和广播地址，主机地址范围为：
222.15.(01000000)2.1~222.15.(01001111)2.(11111110)2，即222.15.64.1~100.10.79.254，可见选项C不属于该地址范围。
方法二：网络222.15.64.0/20二进制表示为：11011110.00001111.01000000.00000000。
前20位表示网络地址，本网段应该一致。而选项二进制：
A：11011110.00001111.01001110.00010001B：11011110.00001111.01001111.00010000
C：11011110.00001111.01011000.00001111D：11011110.00001111.01000001.00010010，可见选项C不属于该地址范围。
在网络设计和实施中，遇到的计算很多，本文就IP地址涉及到的几个典型运算，给出一点个人的心得，希望能起到抛砖引玉的作用，更希望得到同行的批评和建议。
作者简介：
张越（1971-），女，陕西乾县人，现为长庆培训中心讲师；陈军（1968-），男，经济师。（原文载于《硅谷》杂志2012年第12期，硅谷网及《硅谷》杂志版权所有，未经允许禁止转载）
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