若无特殊说明，本文所有的ip都默认表示ipv4。
前言
IP地址的编址方法共经过了三个历史阶段：
1 | (1) 分类的IP地址。这是最基本的编址方法，在1981年就通过了相应的标准协议。 |
本文仅设计IP地址分类和子网的划分。
一、五类IP地址
每个IP地址包括 网络ID 和 主机ID 两个标识码。
同一个物理网络上的所有主机都使用同一个网络ID，网络上的每一台主机都有一个主机ID与之对应。
根据网络ID的不同将IP地址分为A、B、C、D、E类5种类型。
A类地址的第一组数字为1～126。
其中0代表任何地址，127为环回测试地址，数字0和127不作为A类地址，数字127保留给内部回送函数，而数字0则表示该地址是本地宿主机，不能传送。
B类地址的第一组数字为128～191。
C类地址的第一组数字为192～223。
在IP地址A、B、C三种主要类型里，各保留了3个区域作为私有地址，私有地址空间专为不与公网相连的网络而预留(比如用做内网ip)。
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
IP地址分类详细介绍
1 | n: 表示该二进制位是网络位 |
A类、B类和C类地址的网络号字段（在图中这个字段是灰色的）分别为1，2和3字节长
而在网络号字段的最前面有1∼3位的类别位，其数值分别规定为0，10和110。
注:
由于近年来已经广泛使用无分类IP地址进行路由选择，A类、B类和C类地址的区分已成为历史
但由于很多文献和资料都还使用传统的分类IP地址，而且从概念的演进上更清晰，因此我们在这里还要从分类IP地址讲起
——《计算机网络》谢希仁著
A类(0.0.0.0 - 127.255.255.255)
A类IP地址由1字节的网络地址和3字节主机地址组成，它主要为大型网络而设计的。
1 | 0. 0. 0. 0 = 00000000.00000000.00000000.00000000 |
1）网络号：
理论上A类网络有128(2^7)个
然而实际上并没有这么多，只有126(2^7 - 2)个，实际地址范围是 1.0.0.1 ~ 126.255.255.254
因为网络号全0(0.x.x.x)的地址是保留地址，意思是“本网络”。
全1(127.x.x.x)的地址也是保留地址，保留作为本地软件环回测试(loopback test)本主机的进程之间的通信之用。
若主机发送一个目的地址为环回地址（例如127.0.0.1）的IP数据报，则本主机中的协议软件就处理数据报中的数据，而不会把数据报发送到任何网络。
目的地址为环回地址的IP数据报永远不会出现在任何网络上，因为网络号为127的地址根本不是一个网络地址。
2）主机号：
A类IP地址默认子网掩码为255.0.0.0。
每个网络能容纳 16777214(2^24 - 2) 个主机。
这里减2的原因是：
全0的主机号字段表示该IP地址是“本主机”所连接到的单个网络地址（例如，一主机的IP地址为5.6.7.8，则该主机所在的网络地址就是5.0.0.0）
而全1表示“所有的(all)”，因此全1的主机号字段表示该网络上的所有主机。
B类(128.0.0.0 - 191.255.255.255)
B类IP地址由2个字节的网络地址和2个字节的主机地址组成
1 | 128. 0. 0. 0 = 10000000.00000000.00000000.00000000 |
1）网络号
因为B类ip最高位必须是”10”(二进制)，只有14(2^8-2)个地址位可用，且前面有’10’了，后面就不可能出现全0或者全1了。
所以，不用像A类地址一样减2。
但实际上B类网络地址128.0.0.0是不指派的，而可以指派的B类最小网络地址是128.1.0.0。
因此B类地址可指派的网络数有16383(2^14 - 1)个。
可用地址范围从128.1.0.0 ~ 191.255.255.255
2）主机号
B类IP地址默认子网掩码为255.255.0.0。
每个网络能容纳 65534(2^16 - 2) 个主机，减2的原因同上面A类地址的主机，需要减去全0和全1的主机号。
C类(192.0.0.0 - 223.255.255.255)
C类IP地址由3字节的网络地址和1字节的主机地址组成
1 | 192. 0. 0. 0 = 11000000.00000000.00000000.00000000 |
1）网络号
和B类IP地址类似，C类ip最高位必须是”110”(二进制)，只有2097154(2^21)个地址可用，且不会出现全0或全1.
同样，不用减2且保留一个不指派的192.0.0.0。
因此，C类地址可指派的网络数有2097151(2^21 - 1)个。
可用地址范围从192.0.1.0 ~ 223.255.255.255
可以指派的最小ip地址为 192.0.1.0
2）主机号
C类IP地址默认子网掩码为255.255.255.0。
每个网络能容纳254(2^8 - 2)个主机。
小结
前三类IP地址指派范围
不使用的特殊IP地址
D类(224.0.0.0 - 239.255.255.255)
1 | 224. 0. 0. 0 = 11100000.00000000.00000000.00000000 |
用于多点广播(multicast address)。
D类IP地址第一个字节以 “1110” 开始，第一个数最小为224(二进制11100000)。
它并不指向特定的网络，目前这一类地址被用在多点广播中。
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。
E类(240.0.0.0 - 255.255.255.254)
1 | 240. 0. 0. 0 = 11110000.00000000.00000000.00000000 |
E类IP地址都保留用于将来和实验使用。
E类IP地址第一个字节以 “1111” 开始，第一个数最小为240(二进制11110000)。
特殊的IP网址
0.0.0.0 表示当前主机
255.255.255.255 表示当前子网的广播地址。
IP地址中凡是以”1110”开头的。
IP地址中不能以十进制”127”作为开头，该类地址中数字127．0．0．1到127．255．255．255用于回路测试。
如：127.0.0.1可以代表本机IP地址，用 “http://127.0.0.1“ 就可以测试本机中配置的Web服务器。
网络ID的第一个8位组也不能全置为”0”，全”0”表示本地网络。
二、子网掩码
子网掩码只有一个作用，就是将某个IP地址划分成网络地址和主机地址两部分，划分IP地址中哪一部分是网络号，哪一部分是机器号。
子网掩码是一个32位二进制码，而且它的1和0必须是连续的，用于屏蔽IP地址的一部分以区别网络标识和主机标识，并说明该IP地址是在局域网上，还是在广域网上。
子网掩码不能单独存在，须IP地址一起使用。
IP地址分为网络号和主机号。
网络号表示主机所属网络，主机号表示主机本身。
网络号与主机号的位数与IP地址分类有关。
ip地址子网掩码如何换算？
如: 192.168.1.53/27
换算成二进制为:
11000000.10101000.00000001.00110101
1）子网掩码？
网段为27，表示子网掩码有27个1
因此，子网掩码为如下
1 | 11111111 11111111 11111111 11100000 |
换算成十进制为
1 | 255.255.255.224 |
2）计算子网数？
子网数为2^m, m为子网掩码中借的1的个数，这里为3
因此子网数为:
1 | 2^3 = 8 |
3）计算可用的主机数？
主机数为2^n - 2, n为子网掩码中0的个数，这里为5
所以主机数为
1 | 2^5 - 2 = 30 |
4）计算网络地址？
IP与掩码相与得网络地址
1 | 11000000.10101000.00000001.00110101 |
5）计算广播地址？
广播地址则要把网络地址的主机位全换成1
1 | 11000000.10101000.00000001.00100000 的主机位为后5位 |
6）可用ip范围
1 | 192.168.1.33 ~ 192.168.1.62 |