数制转换与IP地址的关系

前言

在生活中我们提到数字都是10进制的,例如1.2.3.4等等,但是在计算机中却不是,计算机中使用的为2进制,即0和1,数制之间可以转换,最常用到的是2进制 10进制 8进制 16进制。下面来具体说说计算的方法

数制的概念

1 3个基本概念

数制:记数的方法,指用一组固定的符号和统一的规则来表示数值的方法,如在计数的过程中采用进位的方法则称为进位计数制。进位计数制有数位、基数、位权3个要素。
数位:指数字符号在一个数中所处的位置。
基数:指在某种进位计数制中数位上所能使用的数字符号的个数,例如,十进制数的基数是10,八进制的基数是8一样。
位权:在某种进位计数制中,数位所代表的大小,即处在某一位上的1所表示的数值大小。

2 数制的计算

所谓“二进制”,简而言之:逢二进一。例如 123这个数字用2进制计算表示如下
二进制与十进制之间的转换:
十进制转二进制,方法为:十进制数除2取余法,即十进制数除2,余数为权位上的数,得到的商值继续除2,依此步骤继续向下运算直到商为0为止。
二进制转十进制,方法为:把二进制数按权展开、相加即得十进制数
二进制与八进制之间的转换:
二进制转八进制,3位二进制数按权展开相加得到1位八进制数。(注意,3位二进制转成八进制是从右到左开始转换,不足时补0)
八进制转成二进制,方法为:八进制数通过除2取余法,得到二进制数,对每个八进制为3个二进制,不足时在最左边补零。
二进制与十六进制之间的转换
二进制转十六进制,方法为:与二进制转八进制方法近似,八进制是取三合一,十六进制是取四合一。(注意事项,4位二进制转成十六进制是从右到左开始转换,不足时补0)
十六进制转二进制,方法为:十六进制数通过除2取余法,得到二进制数,对每个十六进制为4个二进制,不足时在最左边补零。

IP地址的定义与作用

IP地址就是给每个连接在Internet上的主机分配的一个32bit地址,由主机部分和网络部分组成。
其中主机部分是来确定终端的大小(最多可以容纳多少台),网络部份用来确定终端在不在同一网段。例如公司同一部门的计算机要保持在同一网段 并且主机的数量应该在主机部分范围内。
IP地址是32位2进制数,点分4段十进制来表示,单位换算为1个字节=8个比特。
现在使用的IP地址为ipv4,为第四版。现在ipv4公网地址已经耗尽,无法给一个设备一个ip,之后会过渡到ipv6,ipv6为128位2进制
数。

子网掩码的作用

它有两个主要作用:一是屏蔽部分IP地址,区zhi分网络标识和主机标识,解释IP地址是在局域网上还是在远程网络上;其次将一个大的IP网络划分为几个小的子网络。子网掩码可以减少IP浪费。随着互联网的发展,越来越多的网络应运而生,有的是数百个,有的只是少数,浪费了大量的IP地址,因此有必要对子网进行划分,使用子网来提高网络应用的效率。子网掩码设置成功后,网络地址和主机地址就固定了,与IP地址一样,子网掩码的长度为32位,也可以是十进制的。
子网掩码也可以2进制表示,其中连续的1表示网络部分,连续的0表示主机部分。

IP地址的分类

IP地址分为5类:A B C D E
IP地址根据网络号和主机号来分,分为A、B、C三类及特殊地址D、E。 全0和全1的都保留不用。
A类:(1.0.0.0-126.0.0.0)(默认子网掩码:255.0.0.0或 0xFF000000)第一个字节为网络号,后三个字节为主机号。该类IP地址的最前面为“0”,所以地址的网络号取值于1~126之间。一般用于大型网络。
B类:(128.0.0.0-191.255.0.0)(默认子网掩码:255.255.0.0或0xFFFF0000)前两个字节为网络号,后两个字节为主机号。该类IP地址的最前面为“10”,所以地址的网络号取值于128~191之间。一般用于中等规模网络。
C类:(192.0.0.0-223.255.255.0)(子网掩码:255.255.255.0或 0xFFFFFF00)前三个字节为网络号,最后一个字节为主机号。该类IP地址的最前面为“110”,所以地址的网络号取值于192~223之间。一般用于小型网络。
D类:是组播地址。该类IP地址的最前面为“1110”,所以地址的网络号取值于224~239之间。一般用于组播广播用户
E类:是保留地址。该类IP地址的最前面为“1111”,所以地址的网络号取值于240~255之间,用来科研用途。

在IP地址3种主要类型里,各保留了3个区域作为私有地址,其地址范围如下:
A类地址:10.0.0.0~10.255.255.255
B类地址:172.16.0.0~172.31.255.255
C类地址:192.168.0.0~192.168.255.255
回送地址:127.0.0.1。 也是本机地址,等效于localhost或本机IP。一般用于测试使用。例如:ping 127.0.0.1来测试本机TCP/IP是否正常。
私有地址只能出现在局域网中,且可以重复使用,因为每个局域网都是独立的分支,如果没有接入外网,不会影响别的局域网的通信
公有地址出现在互联网中,如果地址重复将不可以通信,因为地址必须唯一。

有效主机容量

表示在IP中可以容纳多少主机容量,通常有效主机容量=2m-2(m为主机的位数),特别注意,网络标识和广播地址是不能用于主机的ip地址的编写)
c类的有效主机容量=254
B类的有效主机容量=65534
A类的有效主机容量=16777214

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