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  • 如何计算IP地址
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    2015-07-02 09:40:22

    一、 IP地址概念

    IP地址是一个32位的二进制数,它由网络ID和主机ID两部份组成,用来在网络中唯一的标识的一台计算机。网络ID用来标识计算机所处的网段;主机ID用来标识计算机在网段中的位置。IP地址通常用4组3位十进制数表示,中间用“.”分隔。比如,192.168.0.1。

    补充(IPv6):前面所讲的32位IP地址称之为IPv4,随着信息技术的发展,IPv4可用IP地址数目已经不能满足人们日常的需要,据权威机构预测到2010年要充分应用信息技术,每个人至少需要10个IP地址,比如:计算机、笔记本、手机和智能化冰箱等。为了解决该问题开发了IPv6规范,IPv6用128位表示IP地址,其表示为8组4位16进制数,中间为“:”分隔。比如,AB32:33ea:89dc:cc47:abcd:ef12:abcd:ef12。 

    二、IP地址分类

    为了方便IP寻址将IP地址划分为A、B、C、D和E五类,每类IP地址对各个IP地址中用来表示网络ID和主机ID的位数作了明确的规定。当主机ID的位数确定之后,一个网络中是多能够包含的计算机数目也就确定,用户可根据企业需要灵活选择一类IP地址构建网络结构。

    A类

    A类地址用IP地址前8位表示网络ID,用IP地址后24位表示主机ID。A类地址用来表示网络ID的第一位必须以0开始,其他7位可以是任意值,当其他7位全为0是网络ID最小,即为0;当其他7位全为1时网络ID最大,即为127。网络ID不能为0,它有特殊的用途,用来表示所有网段,所以网络ID最小为1;网络ID也不能为127;127用来作为网络回路测试用。所以A类网络网络ID的有效范围是1-126共126个网络,每个网络可以包含224-2台主机。

    B类

    B类地址用IP地址前16位表示网络ID,用IP地址后16位表示主机ID。B类地址用来表示网络ID的前两位必须以10开始,其他14位可以是任意值,当其他14位全为0是网络ID最小,即为128;当其他14位全为1时网络ID最大,第一个字节数最大,即为191。B类IP地址第一个字节的有效范围为128-191,共16384个B类网络;每个B类网络可以包含216-2台主机(即65534台主机)。

    C类

    C类地址用IP地址前24位表示网络ID,用IP地址后8位表示主机ID。C类地址用来表示网络ID的前三位必须以110开始,其他22位可以是任意值,当其他22位全为0是网络ID最小,IP地址的第一个字节为192;当其他22位全为1时网络ID最大,第一个字节数最大,即为223。C类IP地址第一个字节的有效范围为192-223,共2097152个C类网络;每个C类网络可以包含28-2台主机(即254台主机)。

    D类

    D类地址用来多播使用,没有网络ID和主机ID之分,D类IP地址的第一个字节前四位必须以1110开始,其他28位可以是任何值,则D类IP地址的有效范围为224.0.0.0到239.255.255.255。

    E类

    E类地址保留实验用,没有网络ID和主机ID之分,E类IP地址的第一字节前四位必须以1111开始,其它28位可以是任何值,则E类IP地址的有效范围为240.0.0.0至255.255.255.254。其中255.255.255.2555表示广播地址。

    在实际应用中,只有A、B和C三类IP地址能够直接分配给主机,D类和E类不能直接分配给计算机。 

    三、 网络ID、主机ID和子网掩码

    网络ID用来表示计算机属于哪一个网络,网络ID相同的计算机不需要通过路由器连接就能够直接通信,我们把网络ID相同的计算机组成一个网络称之为本地网络(网段);网络ID不相同的计算机之间通信必须通过路由器连接,我们把网络ID不相同的计算机称之为远程计算机。

    当为一台计算机分配IP地址后,该计算机的IP地址哪部份表示网络ID,哪部份表示主机ID,并不由IP地址所属的类来确定,而是由子网掩码确定。子网确定一个IP地址属于哪一个子网。

    子网掩码的格式是以连续的255后面跟连续的0表示,其中连续的255这部份表示网络ID;连续0部份表示主机ID。比如,子网掩码255.255.0.0和255.255.255.0。

    根据子网掩码的格式可以发现,子网掩码有0.0.0.0、255.0.0.0、255.255.0.0、255.255.255.0和255.255.255.255共五种。采用这种格式的子网掩码每个网络中主机的数目相差至少为256倍,不利于灵活根据企业需要分配IP地址。比如,一个企业有2000台计算机,用户要么为其分配子网掩为255.255.0.0,那么该网络可包含65534台计算机,将造成63534个IP地址的浪费;要么用户为其分配8个255.255.255.0网络,那么必须用路由器连接这个8个网络,造成网络管理和维护的负担。

    网络ID是IP地址与子网掩码进行与运算获得,即将IP地址中表示主机ID的部份全部变为0,表示网络ID的部份保持不变,则网络ID的格式与IP地址相同都是32位的二进制数;主机ID就是表示主机ID的部份。

    例1:IP地址:192.168.23.35 子网掩码:255.255.0.0

            网络ID:192.168.0.0 主机ID:23.35

    例2:IP地址:192.168.23.35 子网掩码:255.255.255.0
            网络ID:192.168.23.0 主机ID:35 

    四、子网和CIDR

    将常规的子网掩码转换为二进制,将发现子网掩格式为连续的二进制1跟连续0,其中子网掩码中为1的部份表示网络ID,子网掩中为0的表示主机ID。比如255.255.0.0转换为二进制为11111111 11111111 00000000 00000000。

    在前面所举的例子中为什么不用连续的1部份表示网络ID,连续的0部份表示主机ID呢?答案是肯定的,采用这种方案的IP寻址技术称之为无类域间路由(CIDR)。CIDR技术用子网掩码中连续的1部份表示网络ID,连续的0部份表示主机ID。比如,网络中包含2000台计算机,只需要用11位表示主机ID,用21位表网络ID,则子网掩码表示为11111111.11111111.11100000.00000000,转换为十进制则为255.255.224.0。此时,该网络将包含2046台计算机,既不会造成IP地址的浪费,也不会利用路由器连接网络,增加额外的管理维护量。

    CIDR表示方法:IP地址/网络ID的位数,比如192.168.23.35/21,其中用21位表示网络ID。

    例1:192.168.23.35/21

            子网掩码:11111111 11111111 11111000 00000000则为255.255.248.0

       网络ID:192.168.00010111.0(其中第三个字节红色部分表示网络ID,其他表示主机ID,网络ID是表示网络ID部份保持不变主机ID全部变为0)则网络ID为192.168.16.0

    起始IP地址:192.168.16.1(主机ID不能全为0,全为0表示网络ID最后一位为1)

    结束IP地址:192.168.00010111.11111110(主机ID不能全为1,全为1表示本地广播)则结束IP地址为:192.168.23.254。

    例2:将163.135.0.0划分为16个子网,计算前两个子网的网络ID、子网掩码、起止IP地址。

    第1步:用CIDR表示163.135.0.0/20,则子网掩码为255.255.240(11110000).0。

    第2步:第一网络ID(子网掩码与IP地址与运算):163.135.0.0

        第一个IP地址:163.135.0.1 结束IP地址:163.135.15.254;

    第3步:第二网络ID:163.135.16.0

                第一个IP地址:163.135.16.1 结束IP地址:163.135.31.254。 

    五、子网掩码和网络ID的快速计算方法

    CIDR的子网掩码都是连续的1跟连接的0表示,则子网掩码有以下几种表示方法:

    0000 0000   0

    1000 0000   128

    1100 0000   128+64=192

    1110 0000   128+64+32=224

    1111 0000   255-15=240

    1111 1000   255-7=248

    1111 1100   255-3=252

    1111 1110   255-1=254

    1111 1111   255

    大家都知道11111111的十进制数为255,那么我们怎么来快速计算子网掩码呢?二进制的1=1,11=3,111=7,1111=15;那么1111 1110=255-1,1111 1100=255-3,1111 1000=255-8,1111 0000=255-15这样是不是就很快呢?只要我们一旦确定子网掩码中有多少位表示网络ID,那么我们马上就可以写出子网掩码了。那么,对于1000 0000,1100 0000和1110 0000 我们又该怎么计算呢?27=8则1000 0000=128,1100 0000=128+64,1110 0000=128+64+32,所以我们不需要去记住每一个为多少,只需要做做简单的加减法就搞定子网掩码的计算。

    网络ID的结果大家都知道网络ID部份不变,主机ID部分全部变为0,那么在计算网络ID时,首先看子网掩码中有多少位用来表示网络,相应在将IP地址转换为二进制时就只转换前面几位,比如192.168.176.15/19,网络ID一共19位,则网络ID前两个字节为192.168.X.0发生变化的为第三个字节。那么怎样快速计算出这个变化的X的值呢?我们知道第三字节只有三位表示网络ID,转换时176>128,第1位为1,176-128=48<64,第2位为0,48>32第3位为1,剩下的计算就没有意义了,全都要转换为0,则网络ID为10100000,则网络ID为192.168.160.0,这样计算反而出错的可能性很小。

    六、 本地和远程网络概念

    网络ID相同的计算机称之为本地网络,本地网络中的计算机相互通信不需要路由器连接;网络ID不相同的计算机称之为远程网络,远程网络中的计算机要相互通信必须通过路由器连接。

    例1:192.168.10.14/28,192.168.10.15/28,192.168.10.16/28,192.168.10.31/28哪些是合法IP,哪些是非法IP地址?

    主机ID全为0和主机ID全为1的为非法IP地址:192.168.10.15/28、192.158.10.16/28、192.168.10.31/28都是非法IP地址。

    例2:192.168.10.14/28,192.168.10.15/28,192.168.10.16/28哪个不是同一网段?

    网络ID相同的就属于同一网段,则192.168.10.16/28不属于同一网段。

    七、子网数和主机数的计算方法

    例:172.168.34.56/20,一共划分为了多少个子网,各子网可以包含多少台主机。

    172.168.34.56是一个B类地址,B类地址用16位表示网络ID,题目中20位表示网络ID,则子网位数为4位,那么子网就有24次个(即从0000、0001到1111的16种变化)。

    由于IP地址是32位,用20位表示网络ID,则主机ID的位数为12位,则每个子网可以包含212-2个IP地址,即可以包含4096个IP地址。

    注意:为什么计算IP地址时要减2,而计算子网数目时不减2呢?IP地址减2的原因是主机ID不能全为0也不能全为1;子网就不存在这个问题。

    八、 公共IP和私有IP地址

    IP地址由IANA(Internet地址分配机构)管理和分配,任何一个IP地址要能够在Internet上使用就必须由IANA分配,IANA分配的能够在Internet上正常使用的IP地址称之为公共IP地址;IANA保留了一部份IP地址没有分配给任何机构和个人,这部份IP地址不能在Internet上使用,此类IP地址就称之为私有IP地址。为什么私有IP地址不能在Internet上使用呢?因为Internet上没有私有IP地址的路由。私有IP地址范围包括:

    A类:10.0.0.0/8

    B类:172.16.0.0/12 即172.16.0.1-172.31.255.254共16个B类网络

    C类:192.168.0.0/16即192.168.0.1-192.168.255.254共256个C类网络

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    一、DHCP分配IP地址流程:

    ​第一步:DHCP Client请求IP——DHCP Client以广播的方式发出DHCP Discover报文

    第二步:server响应——DHCP Server向DHCP Client发送一个DHCP Offer报文

    第三步:DHCP Client选择IP——DHCP Client会发出一个广播的DHCP Request报文,在选项字段中会加入选中的DHCP Server的IP地址和需要的IP地址。

    第四步:DHCP server确认租约——DHCP Server向DHCP Client响应一个DHCP ACK报文,并在选项字段中增加IP地址的使用租期信息。


    一、DHCP分配IP地址流程:

    DHCP协议采用UDP作为传输协议,主机发送请求消息到DHCP服务器的67号端口,DHCP服务器回应应答消息给主机的68号端口。

    第一步:DHCP Client请求IP——DHCP Client以广播的方式发出DHCP Discover报文

    sip:0.0.0.0Smac:pcS:1024(随机产生大于等于1024)discover报文
    dip:255.255.255.255Dmac:12个FD:67
    UDP头部

    当一个DHCP Client启动时,会自动把的IP地址配置成0.0.0.0。因为使用0.0.0.0不能进行正常通信,所以DHCP Client就必须通过DHCPserver来获取一个合法的地址。

    因为客户机不知道DHCP  server的IP地址,所以它使用0.0.0.0的地址作为源地址,使用UDP68port作为源port,使用255.255.255.255作为目标地址,使用UDP67port作为目的port来广播请求IP地址信息。广播信息中包括了DHCP客户机的MAC地址和计算机名,以便使DHCPserver能确定是哪个客户机发送的请求。

    第一阶段为dhcp发现阶段,主要意思即为寻找局域网内的dhcp服务器

    第二步:server响应——DHCP ServerDHCP Client发送一个DHCP Offer报文

    sip:DHCP  serverSmac:DHCP serverS:1024(随机产生大于等于1024)offer报文
    dip:255.255.255.255Dmac:12个FD:68
    UDP头部

    相当于分配IP地址,在网络中接收到DHCP discover发现信息的DHCP服务器就会做出响应,它从尚未分配的IP地址池中挑选一个分配给DHCP客户机,并向DHCP客户机发送一个包含分配的IP地址,分配的DHCP offer报文中还包含了一些其他的字段,如dns地址,网关,掩码等

    DHCP Offer报文中“Your(Client) IP Address”字段就是DHCP Server能够提供给DHCP Client使用的IP地址,且DHCP Server会将自己的IP地址放在“option”字段中以便DHCP Client区分不同的DHCP ServerDHCP Server在发出此报文后会存在一个已分配IP地址的纪录。

    简单理解:

    实际上就是告诉DHCP client,我是DHCP  server,我现在有一个IP地址,及他的掩码、网关、DNS...,你能不能使用,可以的话就发送一个request请求

    DHCP Client只能处理其中的一个DHCP Offer报文,一般的原则是DHCP Client处理最先收到的DHCP Offer报文。

    第三步:DHCP Client选择IP——DHCP Client会发出一个广播的DHCP Request报文,在选项字段中会加入选中的DHCP ServerIP地址和需要的IP地址。

    相当于接受IP地址,DHCP客户端接受到DHCP offer提供信息之后,然后以广播的方式回答一个DHCP request请求信息,该信息包含向它所选定的DHCP服务器请求IP地址的内容

    DHCP Server收到DHCP Request报文后,判断选项字段中的IP地址是否与自己的地址相同。如果不相同,DHCP Server不做任何处理只清除相应IP地址分配记录;如果相同,DHCP Server就会向DHCP Client响应一个DHCP ACK报文

    此过程中,smac、dmac、sip、dip、D、S,和discover是相同的

    第四步:DHCP server确认租约——DHCP ServerDHCP Client响应一个DHCP ACK报文,并在选项字段中增加IP地址的使用租期信息。(正式下发IP)

     DHCP Client接收到DHCP ACK报文后,检查DHCP Server分配的IP地址是否能够使用。如果可以使用,则DHCP Client成功获得IP地址并根据IP地址使用租期自动启动续延过程;如果DHCP Client发现分配的IP地址已经被使用,则DHCP ClientDHCPServer发出DHCP Decline报文,通知DHCP Server禁用这个IP地址,然后DHCP Client开始新的地址申请过程。

    关于最后一点有两种解释(并不冲突):

    注:DHCP Client只能处理其中的一个DHCP ACK报文,一般的原则是DHCP Client处理最先收到的DHCP ACK报文。

    2、DHCP是应用层协议,UDP是传输层协议,IP是网络层协议,以太网是链路层协议。数据在网络上传输的时候要自顶向下逐层封装的

    更多:

    (33条消息) DHCP详解_只有十分努力,才能看起来毫不费力-CSDN博客_dhcp

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  • TIA博途中如何为PLC分配IP地址

    千次阅读 2021-06-03 13:54:41
    TIA博途中如何为PLC分配IP地址? 为PLC分配IP地址的具体步骤如下: 1. 创建新项目。打开TIA Portal软件,如下图所示,填写项目名称、路径等信息,点击创建。 2. 创建完成后,点击"打开项目视图",如下图所示,...

    TIA博途中如何为PLC分配IP地址?

    0
    为PLC分配IP地址的具体步骤如下
    1. 创建新项目。打开TIA Portal软件,如下图所示,填写项目名称、路径等信息,点击创建。
    1
    2. 创建完成后,点击"打开项目视图",如下图所示,进入项目视图。
    2
    3. 查找PC使用的网卡
    (1)点击开始菜单,打开控制面板,如下图所示。

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  • 关于IP地址的个数的计算方法,很多地方的知识都是一知半解,并不能给予人们一个正确全面的解答。本人也是经过多方探究与总结,方能明白其中的道理。下面,就为大家介绍如何计算IP地址到底有多少个,并且,所划分出来...

    关于IP地址的个数的计算方法,很多地方的知识都是一知半解,并不能给予人们一个正确全面的解答。本人也是经过多方探究与总结,方能明白其中的道理。下面,就为大家介绍如何计算IP地址到底有多少个,并且,所划分出来的不同种类的这些IP地址,它们的地址的取值范围又是如何计算出来的?每类IP地址所对应的数字,都处于某个取值范围之间,而这些数值的取值范围,肯定又都是处于IP总数的范围之内。

    一、IP地址总个数的计算方法

    要了解这些知识和掌握计算方法,你得有一定的基础知识,至少你应该明白,IP地址是由32位二进制数据来表示的,每8位表示一段,共有四段,如下图。四段自然就是4×8=32位了。

    6a42b030e118de11fa7614e41a141bb7.gif

    下面我们来看IP地址所对应的数字的取值范围,应该是大于等于多少,小于等于多少。

    3b9600438721417c13e62bf082e07478.gif

    大家都明白,二进制数据由0和1来组成的,这两个数字当中,最小的是0,而最大的数就是1,因此,最小的IP地址的取值范围,那自然就是32个0了,看上图,每段为8个0,4段自然就是32个0了。

    同样的道理,最大的IP地址,就是32个1了,每段8位,个个都是1,四段自然就是32个1了,看下图。

    f0778ce44fcd3b90e1e1d6b190efff67.gif

    上图就是最大的IP地址。由此,我们就可以得出,IP地址的取值范围是:大于等于00000000000000000000000000000000而小于等于11111111111111111111111111111111,这样的表示方法,是二进制的表示方法,是计算机能识别的方法,而在现实生活中,我们不使用二进制,而是使用十进制,由此,把这个取值范围转换成为十进制的表示方法,那自然就是:〔0.0.0.0,255.255.255.255〕

    为什么最大的是255呢?因为二进制中的8个1,转换成为十进制数就是255。所以,每段IP共有256个数字,请大家别忘记哦,0也是一个,另外的是1到255共255个,共有1+255=256个。

    每段就有256个,那么四段,能组合成多少个呢?学习过排列知识的人都明白,那就是256×256×256×256,相当于:(2的8次方)×(2的8次方)×(2的8次方)×(2的8次方)=2的32次方=256×256×256×256=4294967296,这就是IP地址的总个数,相当庞大吧?40多亿个IP地址呢!理论上有这么多个,但是并非所有的都能使用,因为有一部分是保留的,专门用于特殊用途的,因此,能用的IP数,要比理论值小一点。

    二、IP地址的分类及个数的计算方法

    IP地址格式为:IP地址=网络地址+主机地址 或 IP地址=主机地址+子网地址+主机地址,子网掩码的设定遵循一定的规则,与IP地址相同,子网掩码的长度也是32位,左边是网络位,用二进制数字“1”表示;右边是主机位,用二进制数字“0”表示。

    IP地址分为下面的五类,至于根据什么来划分为这五类,我至今也没有明白到底为什么要这样划分,依据什么来划分,或许,我们就这样来理解吧,是根据需要和规则来划分的。

    ①A类地址

    A类IP地址由1字节的网络地址和3字节主机地址组成,即第一段为网络地址,第二段至第四段为主机地址,网络地址的最高位必须是“0”,看下图,最小的A类IP地址全部都为0,而最大的A类IP地址,除了最高位为0外,其它全部都是1。

    ea6a7b75a30db51960b9803fa5a32e0b.gif

    所以,A类IP地址范围0.0.0.0 到127.255.255.255。第一段总的有128个,而第二段、第三段和第四段,总的有256个。因此,A类IP地址总数为:128×256×256×256=2147483648个。

    其中,0.x.x.x和127.x.x.x这样的A类不能使用,是被保留的IP地址;这就相当于有2×256×256×256=33554432个不能使用。

    另外,10.0.0.0~10.255.255.255这个范围的A类地址是私有的,不再公网中使用,这个范围的总数为:256×256×256=16777216。

    总结,能有效使用的A类IP个数为:2147483648-33554432=2113929216,所以才会有“A类IP地址可使用的范围是:1.0.0.0--126.255.255.255”这样的说法。

    能在公网上使用的A类IP地址总个数为:拿总的减去被保留的和私有的:2147483648-33554432-1677216=2097152000。

    ②B类IP地址

    一个B类IP地址是指,在IP地址的四段号码中,前两段号码为网络号码,后两段为主机地址,即第一第二段为网络号码,第三和第四段为主机地址。如果用二进制表示IP地址的话,B类IP地址就由2字节的网络地址和2字节主机地址组成,网络地址的最高位必须是“10”。看下图,最小的B类IP地址除了最高位10之外,全部都为0,而最大的B类IP地址,除了最高位为10外,其它全部都是1。

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    由此可得,B类IP地址的范围是:128.0.0.0~191.255.255.255

    所以,B类IP总个数为:64×256×256×256=1073741824

    其中,私有的B类IP地址范围是:172.16.0.0~172.31.255.255,有15*256*256=983040

    其中,被保留的B类地址范围为:169.254.0.0到169.254.255.255,有256*256=628736

    在公网中能使用的B类IP地址个数为:总个数-私有个数-被保留的=1073741824-983040-628736=1072130048

    ③C类IP地址

    一个C类IP地址是指,在IP地址的四段号码中,前三段号码为网络号码,最后一段段为主机地址,即第一第二第三为网络号码,第四段为主机地址。如果用二进制表示IP地址的话,C类IP地址就由3字节的网络地址和1字节主机地址组成,网络地址的最高位必须是“110”。看下图,最小的C类IP地址除了最高位110之外,其它全部都为0,而最大的C类IP地址,除了最高位为110外,其它全部都是1。

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    由此可得,C类IP地址的范围是:192.0.0.0--223.255.255.255

    所以,C类IP总个数为:31×256×256=2031616

    其中,C类IP全部都是私有地址,不能在公网中使用。

    ④D类IP地址

    通过上面的学习,我们就不再过多阐述D类的了,总之,D类IP地址第一个字节以“1110”开始,它是一个专门保留的地址。它并不指向特定的网络,目前这一类地址被用在多点广播(Multicasting)中。多点广播地址用来一次寻址一组计算机,它标识共享同一协议的一组计算机。D类的IP地址不标识网络,其地址覆盖范围为224.0.0.0~239.255.255.255。大家可参阅下图获取相应的信息。

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    ⑤E类IP地址

    以“11110”开始,为将来使用保留。

    其中240.0.0.0~255.255.255.254作为保留地址,255.255.255.255作为广播地址。

    他的第一字节的范围是240~255,主要用于Internet试验和开发。

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    关于此类IP地址,大家可参阅上图,在此不再阐述。

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