IPv4分类网络、CIDR、子网和专有网络介绍

IPv4

分类网络

背景

IPv4地址起初是用8位网络地址+24位主机地址来表示，这导致了独立网络的数量不能太多（最多254个），于是出现了分类网络。

介绍

在分类网络下，IP地址被分为5类：

Class	前缀位	网络地址位数	剩余的位数	网络数	每个网络的主机数
A类地址	0	8	24	128	16,777,214
B类地址	10	16	16	16,384	65,534
C类地址	110	24	8	2,097,152	254
D类地址（群播）	1110	未定义	未定义	未定义	未定义
E类地址（保留）	1111	未定义	未定义	未定义	未定义

此时的网络没有子网、掩码的概念，因为掩码可以从IP地址推出，所有的网络设备都会通过查看IP地址的前几位来确定地址所属的类别。

结局

鉴于IPv4仍然在不断变得短缺，主要问题是：多数的网站对c类的网络地址来说太大了，因此它们都得到了b类的地址。分类网络于1993年被无类别域间路由（CIDR）取代以解决这个问题。

无类别域间路由（CIDR）

CIDR是一个用于给用户分配IP地址以及在互联网上有效地路由IP数据包的对IP地址进行归类的方法。

引入子网

意义

• 使单个站点能够构建多个局域网
• 将接收IP广播的区域划分成了若干部分，减少了因特网路由表中的表项数量，减少了网络开销
• 充分利用IP地址空间，缓解了IPv4地址紧缺的现象

区块

起初子网是按分类网络来划分区块的，后来CIDR的出现，使得子网掩码并不局限于整数个八位位组的情况，任意长度的相同前缀都可以成为一个子网。

子网掩码

两种表示方式

• 4个十进制数的格式：255.255.255.0，表示前24位是子网地址，后8位为主机地址
• CIDR形式：192.168.0.1/24，/24表示前24位是子网地址，后8位为主机地址

专有网络

简介

专有网络是从IP地址中划分出的一块特殊区域，仅限于构建局域网或内部网络时使用。

以下是具体的划分

RFC1918 规定区块名	IP地址区段	IP数量	分类网络说明	最大CIDR区块 （子网掩码）	主机端位长
24位区块	10.0.0.0 – 10.255.255.255	16,777,216	单个A类网络	10.0.0.0/8 (255.0.0.0)	24位
20位区块	172.16.0.0 – 172.31.255.255	1,048,576	16个连续B类网络	172.16.0.0/12 (255.240.0.0)	20位
16位区块	192.168.0.0 – 192.168.255.255	65,536	256个连续C类网络	192.168.0.0/16 (255.255.0.0)	16位

意义

• 私有IP无法直接被互联网所访问，因此，相对于公网IP地址，它更加安全。
• 私有IP常被用于家庭，学校和企业的局域网。
• 通过局域网将域内设备互联，统一上网出入口，节约了IP地址空间，常见路由器。

疑惑

• 尽管从技术角度来说子网0是无效的，但它仍是可用的。例如以255.255.0.0为子网掩码的子网：1.0.0.0。这个子网有一个问题，就是它对应的单播地址和该A类网络整体对应的单播地址是一样的。
• 255.254.0.0（或“/15”）同样是一个有效的掩码。如果将它应用到A类地址上，就会产生128个间隔为2的子网（例如1.2.0.1～1.3.255.254，1.4.0.1～1.5.255.254等等）。这情况我们可以说是 Class A 的 network 向 host 借了 7个bits，也可以说是 host 向 Class B 的 network 借了 1个bits，后者又称为超级线路网。