网络知识一箩筐：IP 地址划分的那些知识点

摘要：IP 地址是怎么划分的呢？划分的依据是什么呢？本节小课将带你一起学习 IP 地址划分、子网划分、子网掩码、CIDR 等网络基础概念，了解 IP 地址划分背后的那些故事。

首先，回忆一下，前面小课中我们有提到 IP 地址的分类，那么 IP 地址到底是怎么划分的呢？划分的依据是什么呢？这就不得不提到 IP 地址划分背后的那些故事了。

IP 地址划分

最初 32 位的 IP 地址是由{<网络地址/网络号><主机地址/主机号>}组成，被划分为五大类，一般使用最多比较常见是 A 类、B 类和 C 类。

IP 地址编码规范中规定：网络地址和主机地址全 0 为本地地址，表示本地网络或主机；网络地址和主机地址为全 1 为广播地址，表示所有网站都可接收发出的信息，通常这两种 IP 地址不能作为互联网中的主机 IP 地址。因此，每类 IP 地址中除去这两个，可计算出 ABC 三类 IP 地址的网络地址数以及每个网络地址中所能容纳的主机数量：

l A 类 IP 地址：126(2^7-2)个网络地址，可容纳主机 16777214(2^24-2)台

l B 类 IP 地址：16382(2^14-2)个网络地址，可容纳主机 65534(2^16-2)台

l C 类 IP 地址：2097150(2^21-2)个网络地址，可容纳主机 254(2^8-2)台

上述的 IP 地址表示方式称为两级 IP 地址。不难发现，在实际应用中，分配一个 B 类网络地址太多，C 类又太少，这样对 IP 地址空间的利用率会偏低，也不够灵活。于是，就出现了子网划分的概念。

子网划分

子网划分就是将原来的两级 IP 地址进一步划分为三级 IP 地址，即：{<网络地址/网络号>，<子网地址/子网号>，<主机地址/主机号>}。参考如下图，将 C 类的两级 IP 地址划分为三级 IP 地址。

其中子网地址就是从主机地址中借走几位，所以子网划分实际上就是减少了主机数，分配到不同的子网，每个子网包含一定的主机数。子网就可以理解为，把一个大的网络从内部分成几个小的子网。但对于该网络的外层来看，还是一个大的网络，只有该网络内部才可以看到其进行了子网划分。

比如说：某个高校被分配了一个大的网段，学校可以采用三级 IP 地址划分方式分给对应的学院使用。对于互联网来说，学校的网络地址依旧是那个网络地址，只有高校知道自己内部还进行了子网划分。

但是有个问题，互联网中的网络设备向学校内的主机发送数据时，在 IP 数据包到达学校网络时，路由器是如何机智的识别到这个数据应该发送给哪个子网呢？子网掩码在这里就发挥了很大的作用。

子网掩码

子网掩码将某个 IP 地址划分成网络地址和主机地址两部分，可以用来判断任意两台主机的 IP 地址是否属于同一子网络。具体来说就是两台计算机各自的 IP 地址与子网掩码进行“与”运算后，如果得出的结果是相同的，则说明这两台计算机是处于同一个子网络上的，可以进行直接的通信。

例如：192.168.1.1>11000000.10101000.00000001 00000001

子网掩码 255.255.255.240 >11111111.11111111.11111111.11110000

相“与”得到：11000000 10101000 00000001 00000000

网络地址为：192.168.1.0

主机地址为：0.0.0.1

在实际应用中，我们会遇到这样的 IP 地址：

IP 地址：192.168.1.1 子网掩码：255.255.255.0

IP 地址：192.168.1.2 子网掩码：255.255.255.0

可以直接判断出，他们网络地址都为 192.168.1.0，属于同一子网网段。

那么如果是下面这样的呢？

IP 地址：192.168.1.1 子网掩码：255.255.255.0

IP 地址：192.168.1.2 子网掩码：255.255.0.0

根据“与”运算，你发现，虽然长得比较像，但他们可不是“一家人”哦

第一个网络地址为 192.168.1.0，而第二个网络地址为 192.168.0.0，不在同一子网网段。

CIDR

子网的划分有效地减少了网络中浪费的 IP 地址，但是仍然存在一些问题。

比如某公司需要 2000 个地址，分配一个 B 类 IP 地址，那可就太浪费了，分配一个 C 类 IP 地址，又不够用。那这个问题要怎么解决呢？

这就产生了无分类域间路由选择（Classless Inter-Domain Routing，CIDR），也就是无分类编址。它消除了传统 ABC 类及子网划分的概念。使网段的划分更加灵活。采用 CIDR 记法（斜线记法）表示 IP 地址：{<网络前缀><主机地址/主机号>}/网络前缀占位数。

在上述公司案例中，需要 8 个 C 类地址，这 8 个 C 类地址可以构成一个地址块，分配这个 CIDR 地址块给该公司。只需要 11 位表示主机地址，21 位表示网络前缀。则子网掩码表示为 11111111.11111111.11111000.00000000

比如分配 192.168 开头的，8 个 C 类的地址块：

11000000.10101000.11111xxx.xxxxxxxx

网络地址的后三位为变量，那么加上后八位主机地址，可以容纳（2^8）*（2^3）=2048 个主机地址。

该网络前缀为 11000000.10101000.11111（192.168.248），比如某主机号 192.168.248.15，采用 CIDR 记法则为 192.168.248.15/21。

课堂练习

讲了 IP 划分的由来及背后涉及的这些基础概念知识，不妨建立一个虚拟私有云试试吧~

虚拟私有云 VPC，为云服务器、云容器、云数据库等资源构建隔离的、用户自主配置和管理的虚拟网络环境，提升用户云上资源的安全性，简化用户的网络部署。

您可以在 VPC 中定义 IP 地址段，每个虚拟私有云 VPC 都包含一个私网网段和至少一个子网。当您选定网段后，页面自动显示子网网段可用 IP 数，便于您的网络规划哦~

l 私网网段：在创建虚拟私有云 VPC 时，需要指定虚拟私有云 VPC 使用的私网网段。当前虚拟私有云 VPC 支持的网段有 10.0.0.0/8~24、172.16.0.0/12~24 和 192.168.0.0/16~24。

l 子网：云资源（例如云服务器、云数据库等）必须部署在子网内。所以，虚拟私有云 VPC 创建完成后，您需要为虚拟私有云 VPC 划分一个或多个子网，子网网段必须在私网网段内。

本文分享自华为云社区《IP 地址划分的背后.....》，原文作者：云小萌 。

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