简述IP地址的结构及子网掩码
TCP/IP协议是解决异种网络之间通讯问题的一个工业标准协议集。其中TCP(传输控制协议)和IP(互联网络协议)是两个重要的协议。IP地址和子网掩码是TCP/IP协议中的十分重要的参数。随着网络规模的扩大，网络用户不断增多，网络管理的难度也越来越大。因此，网络管理者通过合理配置IP地址和子网掩码来管理网络就显得非常重要了。 ? IP地址的结构与类型
IP地址由4个字节组成，用于标识网络中主机。每个字节由8位数字串构成，字节间用小数点分隔。每个IP地址包括两部分：网络ID和主机ID。网络ID用于标识同一个物理网络上的所有主机，主机ID用于标识网络中的一个主机。在网络中主机地址对于网络ID是唯一的。 IP地址的结构如下图所示。
为适应不同规模网络要求，根据网络ID和主机ID不同的划分方式，IP地址定义了5种不同的IP地址类型，即A类、B类、C类、D类和E类IP地址。 A类：IP地址由1个字节的网络ID和3个字节的主机ID组成，网络ID的最高位置为“0”。A类地址一般用于拥有大量主机的网络。
B类：IP地址由2个字节的网络ID和2个字节的主机ID组成，网络ID的最高位置为“10”。B类地址常用于中等规模的网络。
C类：IP地址由3个字节的网络ID和1个字节的主机ID组成，网络ID的最高位置为“110”。C类地址通常用于小型局域网。
D类：IP地址通常用于多点传送，IP地址的高端置为“1110”。 E类：E类IP地址是实验地址，保留将来使用，IP地址的高端置为“1111”。 IP地址的类型及特征如表1所示。
表1 IP地址的类型及特征 类型 A B C 特征位 0 10 110 网络数目 126 16384 2097152 主机数目 16777214 66534 254 IP 地 址 范 围 001.x.y.z～126.x.y.z 128.x.y.z～191.x.y.z 192.x.y.z～223.x.y.z ? 子网掩码
为了方便有效的网络管理，通过定义子网掩码，把同一个网络分成若干个子网进行管理，每个子网使用不同的IP地址。子网掩码把IP地址中主机ID分成两部
分：一部分用于标识子网，一部分用于标识子网中的主机。与IP地址类似，子网掩码也由4个字节32位地址组成，用于屏蔽IP地址中的网络ID和主机ID的一部分，以指明主机IP地址是在局域网上还是在远程网上。在TCP/IP传送数据时，本地主机的IP地址与子网掩码进行“与”操作，目标主机的IP地址也与同一个子网掩码进行“与”操作，若结果相匹配，则TCP/IP将判断出目标主机和本地主机在同一个子网内，数据被传送到局域网上的目标主机。若结果不匹配，TCP/IP认为目标主机和本地主机不在同一个子网内，数据将被传送到缺省网关的IP地址并传送到远程网中的目标主机。因此，合理定义子网掩码可以方便有效的进行网络管理。
子网掩码的定义方法是：首先定义网络中子网的数目；将子网数目转化为二进制格式；并记下二进制数的位数，再将IP地址中主机ID的高位置为“1”即可。以B类网络的IP地址为例：若定义有6个子网的网络，将6转化为二进制数是“110”，需占3位，则它的子网掩码为
“111111.11111111.11100000.00000000”，将它转化成十进制数即为255.255.224.0。
由于子网掩码占用IP地址中主机ID的一部分，因此，子网数目越多，则每个子网中的主机数就越少。子网数的计算方法如下：2-2,X为掩码中主机部分0的个数。如子网掩码为“111111.11111111.11100000.00000000”，每个子网的个数为2-2=8190。子网数与每个子网拥有的主机数的关系见表2。
表2 子网掩码与主机的关系 子网数 2 6 14 30 62 126 254 每个子网的主机数 16382 8190 4094 2046 1022 510 254 子 网 掩 码 255.255.192.0 255.255.224.0 255.255.240.0 255.255.248.0 255.255.252.0 255.255.252.0 255.255.255.0 13
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定义了子网和子网掩码，就可以定义子网的IP地址范围了。 定义子网IP地址范围的方法为：将子网掩码所用的最低位转化为十进制数，每个子网的IP地址以此十进制数为基础依次增加，IP地址的终止值比下一轮的起始值小“1”。例如：有6个子网的B类网络的子网掩码为“11111111.11111111.11100000.00000000”，把它的最低位“100000”转化为十进制数为“32”，每个子网的IP地址范围见表3。
表3 IP地址定义范围
子 网 子网1 子网2 子网3 子网4 子网5 IP地址起始值 W.X.32.1 W.X.64.1 W.X.96.1 W.X.128.1 W.X.160.1 IP地址终止值 W.X.63.254 W.X.95.254 W.X.127.254 W.X.159.254 W.X.191.254 子网6 W.X.192.1 W.X.223.254 从以上分析可以得出这样的结论：子网的数目决定了子网掩码和每个子网所拥有的主机数，子网数目越多，子网掩码占用的主机ID的位数越多，则每个子网拥有的主机数越少。因此，在配置TCP/IP参数时，要统筹兼顾，即要满足网络现状的需求，又要预测到网络将来的发展规模，避免因网络规模的扩大而重新进行地址分配。合理的定义IP地址和子网掩码，使网络的管理安全有效。
简述IP地址的结构及子网掩码
