IP地址，对于一名网络工程师而言，是一个十分基础且重要的知识点。在网络类考试（如计算机三级网络技术，软考中级网络工程师等）中也是一个必考点，特别是计算机三级网络技术考试中，除了是选择题的必考项之外，每次考试第二大题的第一小题也都是考查IP地址，第三大题应用题也基本都会考察IP地址的划分。可以说，在计算机三级网络技术备考中，只要搞定了这一知识点，基本上就妥妥拿下来15分以上的分数。此外，在软考中级网络工程师中，IP地址的题目出现频率也是十分稳定的。IP地址划分原来这么简单~，只需要花十分钟的时间看看胖达的这篇学习笔记，就能轻松拿分！一、IPv4 和IPv6
从这个版本号就可以看出，IPv4比IPv6早出现。IPv4地址由32位二进制数字组成，通常以点分十进制(例如192.168.1.1)表示，被分成四个8位字段。由于只有32位，所以能使用的IP地址数量十分有限，时间一长就出现了IP地址短缺等问题，虽然后来网络地址转换（NAT）技术的引入，允许多个设备共享一个公用IPv4地址，成为了解决IPv4地址短缺问题的方法之一。也正是因为IPv4地址短缺问题，所以出现了IPv6。IPv6地址由128位二进制数字组成，通常以冒号分隔的8组16进制数字表示(例如2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334)。通过增加了地址位数和进制数，从而“诞生”了大量的可用IP地址。目前在小胖达遇到的考试中，涉及到IPv6的较为深入的题目不多，基本上都是以选择题的形式考察IPv6地址书写是否正确。而对于IPv4的考察题目与提醒较多，在本篇学习笔记中主要也是对IPv4的知识与题目进行归纳总结。1.IPv6的书写规范------IPv6有三种表达方式：
格式为X:X:X:X:X:X:X:X，其中每个X表示地址中的16b，以十六进制表示。例如:2001:0DB8:0000:0023:0008:0800:200C:417A可以简写为2001:DB8:0:23:8:800:200C:417A，因为每个16位的前导0可以省略。简单来说，就是将地址中的一连串0，统统用一个“::”表示。在某些情况下，一个IPv6地址中间可能包含很长的一段0，可以把连续的一段0压缩。例如：FF01:0:0:0:0:0:0:1101可以简写为FF01::1101。这里需要注意的是，为保证地址解析的唯一性，地址中'::'只能出现一次。为了实现IPv4-IPv6互通，IPv4地址会嵌入IPv6地址中，此时地址常表示为X:X:X:X:X:X:d.d.d.d，前96位采用冒分十六进制表示，而最后32位地址则使用IPv4的点分十进制表示。例如，::192.168.0.1与::FFFF:192.168.0.1就是两个典型例子。2.IPv4书写
IPv4的地址由32位组成，通常以4个点分十进制的形式表示，每个数字范围从0到255之间，每个数字对应8位二进制数，如192.168.35.62。（1）在IP地址中，以127开头的地址表示环回地址，在实际中不可用。注意了，肯定同学纳闷：什么是主机位？这里介绍几个概念：主机位和网络位。可以这么理解：当掩码为1的时候，表示的就是网络位；当掩码位0的时候，表示的就是主机位。例如：192.168.1.1 mask 255.255.0.0根据上图中的标注就可以看出，192.168表示的就是网络位，1.1表示的就是主机位。（4）IP地址分为五类。A、B和C类有不同的网络类别长度，剩余的部分被用来识别网络内的主机，这就意味着每个网络类别有着不同的给主机编址的能力。D类被用于多播地址，E类被留作将来使用。通常在题目中可以根据IP地址的首个十进制数进行判断：| 地址类别 | IP地址首个十进制数 |
| A类 | 1 ~ 127 |
| B类 | 128 ~ 191 |
| C类 | 192 ~ 223 |
这里又要注意！上面那句话“A、B和C类有不同的网络类别长度，剩余的部分被用来识别网络内的主机”，什么意思呢？结合上图，举个例子。例如：192.9.200.13是C类地址，则其缺省的子网掩码为/24，或表示为255.255.255.0。再例如：172.16.2.160是B类地址，则其缺省的子网掩码为/16，或表示为255.255.0.0。这里A类地址也同理，其缺省的子网掩码为/8，或表示为255.0.0.0。注意了，同学们，看到这里其实你已经对IP地址的基础知识掌握理解一大半了！！！
二、一些IP地址相关的概念及算法
| 地址类别 | A类：1-127 B类：128-191 C类：192-223 |
| 网络地址 | 网络位不变，主机位全变0 |
| 直接广播地址 | 网络位不变，主机位全变1 |
| 主机号 | 网络位全变0，主机位不变 |
| 子网内第一个可用IP地址 | 网络地址+1 |
| 子网内最后一个可用IP地址 | 直接广播地址-1 |
| 受限广播地址 | 255.255.255.255 |
这个列表中，将各种地址之间的关系列的十分清楚。各个地址之间既然存在这么些关系，那肯定已知其中的某几个地址，就能够完全推导出其他未知地址了噻~1.顺着填的情况：已知IP地址和子网掩码，需推出其他地址。2.倒着填的情况：只知道主机号与子网内最后一个可用IP地址，需推出其他地址。例题2.1：
| IP地址 | 126.150.28.57 |
| 子网掩码 | 255.192.0.0 |
| 地址类别 | 【1】 |
| 网络地址 | 【2】 |
| 直接广播地址 | 【3】 |
| 主机号 | 【4】 |
| 子网内的最后一个可用IP地址 | 【5】 |
解：
根据IP地址的首个十进制数126，判定地址类别为A类。所以【1】填 A类 。网络地址是保证网络位不变，主机位全为0，即是01111110.10000000.00000000.00000000，即【2】填 126.128.0.0 。直接广播地址是保证网络位不变，主机位全为1，即是01111110.10111111.11111111.11111111，即【3】填126.191.255.255 。主机号是网络位全为0，主机位不变，即是00000000.00010110.00011100.00111001，即【4】填 0.22.28.57 。子网内的最后一个可用IP地址是直接广播地址-1，所以【5】填 126.191.255.254 。| IP地址 | 【1】 |
| 子网掩码 | 【2】 |
| 地址类别 | 【3】 |
| 网络地址 | 【4】 |
| 直接广播地址 | 【5】 |
| 主机号 | 0.24.13.7 |
| 子网内的最后一个可用IP地址 | 111.159.255.254 |
解：
子网内的最后一个可用IP地址是直接广播地址-1，所以【5】填 111.159.255.255 。直接广播地址是IP地址的网络位不变，主机位全为1。主机号是IP地址的网络位全为0，主机位不变。我们列出来看一下：从上表就看出IP地址为111.152.13.7，所以【1】填 111.152.13.7 。同样从表中可以看出网络位有11位，主机位有21位，所以子网掩码为/11或255.224.0.0，所以【2】填 /11或255.224.0.0 。根据IP地址首个十进制数111判断出地址类别为A类，所以【3】填 A类 。网络地址为IP地址的网络位不变，主机位全为0，即01101111.10000000.00000000.00000000，即111.128.0.0，所以【4】填 111.128.0.0 。
IP聚合的基本原理是将多个IP地址合并成一个单一的IP地址。这个单一的IP地址被称为聚合地址。聚合地址可以代表多个IP地址，从而减少路由表的条目数，提高路由的效率和稳定性。主要可以应用于路由表压缩、防止DDoS攻击、负载均衡等场景。1.聚合后的IP地址
现将各个IP地址按二进制的形式列出、对齐排列，把相同部分保留、不同的部分全部变为0，得到聚合后IP地址的二进制形式，将二进制转化为十进制。同时，保留相同部分的位数就是子网掩码位数。例3.1：122.21.136.0/24和122.21.143.0/24，经过路由器汇聚，得到的网络地址是?例3.2：A部门分配的IP地址块是215.167.159.224/27,分配给B部门的地址块为215.167.159.208/28,分配给C部门的IP地址块为215.167.159.192/28,求三个地址块聚合后的地址。
2.聚合后的可用地址数
这类问题要分两种情况处理：子网掩码相同、子网掩码不同。（1）子网掩码相同的情况：先聚合两个地址算出可用IP数，再与剩下的一个IP地址的可用地址数相加例3.3：IP地址块202.113.79.128/27、202.113.79.160/27和202.113.79.192/27经过聚合后可用地址数为？
可见两个IP聚合后剩下主机位有32-26=6位，除去网络地址和直接广播地址，还剩可用地址数为2^6 - 2 = 62位。第三个IP剩下主机位有32-27=5位，除去网络地址和直接广播地址，还剩可用地址数为2^5 - 2 = 30位。所以，综上所述，这三个IP地址块聚合后的可用IP地址数为：62+30=92位。（2）子网掩码不同的情况：直接将三个IP进行聚合得到地址块，然后求出可用IP地址数。也可以这么理解：想找出各个IP二进制表达形式中的相同位数，然后得到不同位数，2^（不同位数）再减去网络地址和直接广播地址，就得到了聚合后的可用地址数，即：2^（不同位数）-2。
例3.4:IP地址块202.113.79.0/27、202.113.79.32/27和202.113.79.64/26经过聚合后可用的地址数为？
像前面的列表方法，在解题过程中会比较繁琐，当做了很多题，有一定的解题经验后，就可以使用“简单粗暴”的方法，一眼看出三个IP的前三段相同，不同的是第四段，在上面几个例子中，前几段未转换成二进制，也是在引出这一点，三个IP不同的是第四段，直接观察第四段即可：
0 的二进制表示为：00000000
32的二进制表示为：00100000
64的二进制表示为：01000000
显然看出，有1位相同，7位不同，即不同位为7。所以聚合后可用地址数为2^7-2=126位。
对于IP地址划分，小胖达在学习中遇到、并学习总结了两种方法。1.死记硬背法------适用于计算机三级网络技术最后应用大题中最后一问的IP地址划分。①计算2^n - 2 >= 主机数量，求出最小的n值。②n值即为主机号的位数（末尾0的个数），得到子网掩码的二进制形式。
| 开始 | 结束 |
|
| 子网1 | X.X.X.P+1 | X.X.X.P+1+2^n1-3 | q = P+1+2^n-3 |
| 子网2 | X.X.X.q+3 | X.X.X.q+3+2^n2-3 | k = q+3+2^n-3 |
| 子网3 | X.X.X.k+3 | X.X.X.k+3+2^n3-3 |
|
注：n1、n2、n3分别对应子网1、2、3在上一步中算出的最小n值。
2.板块划分法。IP地址划分、子网划分其实也可以理解为切蛋糕，每个人对蛋糕量的需求不一样，能够合理地将蛋糕分给每个人，可以采用从大到小的划分顺序。IP地址也可以这么做：
（2）根据给出的具体IP，判断主机号数量，即看主机号几个0，若有n个，即代表有2^n个ip可以划分。（3）按循序进行划分，先将“蛋糕”切成0和1两块，观察是否满足需求，若蛋糕过大，则需继续切。譬如“0蛋糕”继续切成00和01，“1蛋糕”继续切成10和11。遵循这一原理，直到划分满足各个客户需求。（4）划分完后，首个为网络地址（主机号全为0）和最后一个直接广播地址（主机号全为1），其余均是可用地址。例4.1:我校有6大系，A系最大，有电脑55台，F系最小，只有18台电脑，其他各系B、C、D、E都有28台主机。现申请到一个C类地址段：192.168.1.0/24，请按要求划分子网，使每个系都满足要求，且又留有一定余量。并将每个子网的网络号、广播地址及有效主机范围写出来。
解：C类地址段，主机号共8位，即共有2^8=256个可以划分。
继续切，00部分已经分配给了A系，继续划分。B、C、D、E四个系都有28台主机，则应分配32个地址才可以，若再切，就不能满足需要了。原理是一样的，所以将010段分给B系，011段分给C系，100段分给D系，101系分给E系。还剩最后的F系，只有18台电脑。18台电脑也需要给其划分32台，若32台再划分为16台，则不能满足需求，所以在剩下的11段上再次进行划分。这样，我们将6个系的ip地址就划分完了，最后列表展示：
| 部门（系） | 网络地址 | 广播地址 | 有效地址范围 |
| A系 | 192.168.1.0/26 | 192.168.1.63/26 | 192.168.1.1/26-192.168.1.62/26 |
| B系 | 192.168.1.64/27 | 192.168.1.95/27 | 192.168.1.65/27-192.168.1.94/27 |
| C系 | 192.168.1.96/27 | 192.168.1.127/27 | 192.168.1.97/27-192.168.1.126/27 |
| D系 | 192.168.1.128/27 | 192.168.1.159/27 | 192.168.1.129/27-192.168.1.158/27 |
| E系 | 192.168.1.160/27 | 192.168.1.191/27 | 192.168.1.161/27-192.168.1.190/27 |
| F系 | 192.168.1.192/27 | 192.168.1.223/27 | 192.168.1.193/27-192.168.1.222/27 |
通过这样一个例题，应该能够让同学们更直观地理解板块划分法进行IP地址划分的逻辑思路吧？
以上就是本次学习笔记的内容，这篇文章有没有让同学你更好地、更实用地去理解、了解IP地址相关知识及IP地址划分的方法呢？
之后小胖达还会持续更新学习笔记，记得点个关注哦~
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