第一章 IP地址规划及子网划分计算方法

一、前言

本章内容主要学习子网划分、广播地址、网络号、二进制、十进制的相关计算,在HCIA中不借助计算器等工具来计算的话,这个知识点算是难点的地方,下面是我学习时候做的笔记,想学的可以自己学习下。

二、进制转换与逻辑与

1.十进制转二进制

算法:十进制数除以2,得出整除的数值和余数,整除的数值继续除以2,除到1除2即可,最后得出的余数从下往上组合即为二进制。

例1:请将191转换为二进制

191 ÷ 2 = 95 余 1
95 ÷ 2 = 47  余 1
47 ÷ 2 = 23  余 1
23 ÷ 2 = 11  余 1
11 ÷ 2 = 5   余 1
5 ÷ 2 = 2    余 1
2 ÷ 2 = 1    余 0
1 ÷ 2 = 0    余 1
                
【注意】余数从下往上排列:10111111
2.二进制转十进制

算法:

(1)先看二进制有多少位,假设为8位,则二进制从右到左标记0-7【注意:0为一位】;

(2)二进制每位数 乘以 2^(位数次方)之和(当然,也可以把二进制的0直接视为0,就不需要用二进制每位数去乘以,如算法2所示)。

例2:请将10111111转换为十进制

二进制:        1        0        1        1        1        1        1        1

对应位数:      7        6        5        4        3        2        1        0

算法1:         1*2^7 +  0*2^6 +  1*2^5 +  1*2^4 +  1*2^3 +  1*2^2 +  1*2^1 +  1*2^0

算法2(0视为0):2^7 +    0   +   2^5   +  2^4   +  2^3   +  2^2   +  2^1   +  2^0

结果:         128   +   0    +   32   +   16   +   8   +    4   +     2   +   1  =191
3.常用计算公式,当乘法口诀一样背下来,子网掩码常用。
 二进制     十进制
10000000    128
11000000    192
11100000    224
11110000    240
11111000    248
11111100    252
11111111    255
4.逻辑与(记下二进制用法即可)

(1)逻辑与(Logical AND):是一种逻辑运算符,在不同领域有不同的体现和作用,这边一般用于得出网络号和广播地址。

A	B	A 逻辑与 B
真	真	   真
真	假	   假
假	真	   假
假	假	   假

(2)二进制的用法:

0+1=0
1+0=0
0+0=0

1+1=1

(3)示例使用方法:

已知IP地址为:192.168.1.1,子网为:255.255.255.0,网络号为多少?


IP地址转二进制: 11000000.10101000.00000001.00000001
                  IP和子网的二进制每一位,进行上下相加得出逻辑与
子网掩码转二进制:11111111.11111111.11111111.00000000

网络位:24(下方有解释这里知道就行)
主机位:8(下方有解释这里知道就行)

逻辑与:         11000000.10101000.00000001.00000000

逻辑与的二进制转换为十进制:
11000000=192
10101000=168
00000001=1
00000000=0

得出网络号: 192.168.1.0/24

三、IP划分计算

1.概念定义
例3:已知IP地址为192.168.1.1,子网掩码为255.255.255.0

IP地址转二进制:   11000000.10101000.00000001.00000001

上下相加得出逻辑与:++++++++.++++++++.++++++++.++++++++

子网掩码转二进制: 11111111.11111111.11111111.00000000
                  ========.========.========.========
逻辑与:          11000000.10101000.00000001.00000000
                 |________________v_________________|                                                       
未指定地址(转十进制):     192.168.1.0


填充主机位的逻辑与:11000000.10101000.00000001.11111111
                   |_______________v_________________|
广播地址(转十进制):        192.168.1.255
        

子网掩码转二进制: 11111111.11111111.11111111.00000000  (总共32位)
                  |____________v___________| |___v___|                                                                     
                         网络位为24位         主机位8位


网络号:192.168.1.0 /  24
        |____v____|  |_v_|                      
          定义子网   网络位

(1)IP地址:计算机在网络中的IP地址;

(2)子网掩码:IP地址有很多,我们通过子网掩码,将IP划分到一个区域中,可互相通讯,IPV4的子网掩码在二进制中最大32位;

(3)网络位和主机位:他们都是定义二进制的指子网掩码在二进制中,不可变化的网络位数,和可以变化的主机位数;

(4)网络号:你可以理解城市中有很多车,网络号就代表其中一辆车的车牌;

(5)主机数:我们有了车牌,我们就知道这家车是什么类型车能载多少人,这就是主机数,也可以理解为在这个IP段区间中,可用的IP地址数。

(6)未指定地址:也称为标识地址,标识一个网络段,不能用于IP地址使用,一般为网络区域中的首个IP;

(7)广播地址:给网络区域里的所有IP发送广播包,一般为网络号中的最后一位,如果为二进制,则把逻辑与的所有主机位填充为1。

2.实战演练

(1)题1:已知IP地址为1.1.1.1子网掩码为255.255.255.0,问网络号是多少,广播地址是多少?

从上往下一步步推理:

IP地址             1    .   1     .   1     .   1

IP地址二进制:  00000001.00000001.00000001.00000001

子网掩码二进制:11111111.11111111.11111111.00000000

网络位:24位
主机位:8位

逻辑与:       00000001.00000001.00000001.00000000
网络号:           1   .    1   .   1    .    0      /24

广播地址:     00000001.00000001.00000001.11111111
                  1   .    1   .   1    .    255    /24

(2)题2:已知IP地址为1.135.1.1子网掩码为255.192.0.0,问网络号是多少,广播地址是多少?

从上往下一步步推理:

IP地址             1    .  135  .   1     .   1

IP地址二进制:  00000001.10111111.00000001.00000001

子网掩码二进制:11111111.11000000.00000000.00000000

网络位:10位
主机位:22位

逻辑与:       00000001.10000000.00000000.00000000
网络号:           1   .  128   .   0    .    0      /10

广播地址:     00000001.10111111.11111111.11111111
                  1   .  191   .   255  .    255    /10