0. 前言：为什么它是"通关之匙"？
如果说协议是规则，那么 IP 地址就是网络世界的"门牌号"。无论是在考研 408 的选择题/大题，还是三级网络技术的 20 分综合配置题中，IP 地址的规划与计算都是绝对的核心。
很多初学者觉得子网划分难，是因为没有建立起二进制的直觉。本章我们将通过"公式化"和"图形化"的方法，带你彻底攻克这一关。
1. IPv4 地址基础：从分类到无分类
1.1 分类 IP 地址 (Classful Addressing)
最初的 IP 地址（32 位）被分为五类：
| 类别 | 首字节范围 | 网络号/主机号 | 默认掩码 | 最大网络数 | 每个网络最大主机数 |
|---|---|---|---|---|---|
| A 类 | 1~126 | 8 / 24 | 255.0.0.0 | 2^7 - 2 | 16,777,214 |
| B 类 | 128~191 | 16 / 16 | 255.255.0.0 | 2^{14} | 65,534 |
| C 类 | 192~223 | 24 / 8 | 255.255.255.0 | 2^{21} | 254 |
| D 类 | 224~239 | 组播地址 | - | - | - |
| E 类 | 240~255 | 备用/科研 | - | - | - |
特殊 IP 地址（考试常客）：
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网络地址： 主机号全 0。
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广播地址： 主机号全 1。
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回环地址：
127.0.0.1（测试本站协议栈）。 -
私有地址： * A 类：10.0.0.0 ~ 10.255.255.255
-
B 类：172.16.0.0 ~ 172.31.255.255
-
C 类：192.168.0.0 ~ 192.168.255.255
-
1.2 无分类编址 CIDR (Classless Inter-Domain Routing)
分类地址极大地浪费了资源（如一个公司有 300 台主机，申请 C 类不够，申请 B 类又浪费 6 万个地址）。CIDR 消除了分类界限，引入了网络前缀的概念。
- 表示法： IP地址/网络前缀长度（如
192.168.1.0/26）。
2. 核心计算：子网划分 (Subnetting)
子网划分的本质是：借用主机号的高位充当子网号。
2.1 基础公式
若借用 n 位主机位作为子网位：
-
子网个数： 2^n（现代网络已允许全 0 和全 1 子网）。
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每个子网可用主机数： 2^{m-n} - 2（m为原主机位总数，减去网络号和广播号）。
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新的子网掩码： 原掩码后补 n 个 1。
2.2 快速计算技巧：块大小 (Block Size) ✨
这是三级考试和 408 提速的关键。
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魔术字： 256。
-
步骤： 1. 观察掩码发生变化的那个字节（如 255.255.255.224，变化在第四字节）。 2. 计算 块大小 = 256 - 变化位的值。 3. 块大小为 32，则子网的网络号必定是 32 的倍数：0, 32, 64, 96...
3. 三级网络技术：20 分综合大题实战
三级考试的这道大题通常给出一段描述，要求你规划 IP。
题目模拟： 某公司有 4 个部门，主机数需求分别为：销售部 50 台，技术部 100 台，财务部 25 台，经理办 10 台。给定网络地址 192.168.1.0/24。
解题套路（由大到小）：
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技术部 (100台)： 需求 100，接近 2^7=128。需 7 位主机位。
-
掩码/(32-7) = /25 (255.255.255.128)。
-
范围：
192.168.1.0 ~ 192.168.1.127。
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-
销售部 (50台)： 需求 50，接近 2^6=64。需 6 位主机位。
-
掩码：/(32-6) = /26 (255.255.255.192)。
-
范围：从上个末尾接力
192.168.1.128 ~ 192.168.1.191。
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以此类推...
4. 路由聚合与超网 (CIDR Aggregation) ✨
这是 408 考研 的必考大题：给定几个子网，求聚合后的路由。
4.1 聚合三步法
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列出 IP 的二进制： 重点看发生变化的那个字节。
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找公共前缀： 从左往右数，数到哪位完全相同。
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写出新地址： 保留相同位，后面全填 0，掩码长度即为相同位的个数。
例题： 聚合 172.16.12.0/24 和 172.16.13.0/24。
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12的二进制：0000 1100 -
13的二进制：0000 1101 -
相同前 7 位：
0000 110 -
聚合后：
172.16.12.0/23（24 位减去 1 位不同位）。
5. IPv6：下一代互联网
408 要求掌握表示法和基本报头，三级要求掌握缩写规则。
5.1 缩写三大规则
-
省略前导零：
0DB8->DB8。 -
双冒号压缩： 连续全 0 的组用
::表示，且只能出现一次。 -
全零组精简： 单个全 0 组缩写为
0。
练习： 2001:0DB8:0000:0000:0008:0800:200C:417A
- 缩写为：
2001:DB8::8:800:200C:417A。
5.2 IPv4 向 IPv6 过渡
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隧道技术 (Tunneling)： 把 IPv6 报文封装在 IPv4 报文中传输。
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双栈技术 (Dual Stack)： 设备同时运行两套协议栈。
6. NAT 网络地址转换
NAT 解决了私有地址访问公网的问题，也延缓了 IPv4 的枯竭。
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静态 NAT： 一对一，固定。
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动态 NAT： 多对多，地址池分配。
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NAPT (网络地址端口转换)： 利用"端口号"区分不同内网主机，实现多个私有 IP 共用一个公网 IP。（408 重点）
🛠 考研与三级避坑指南
5.1 408 深度坑点
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路由器不转发广播： 路由器的每一个接口都是一个独立的广播域。
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子网划分的第一个地址和最后一个地址： 注意题干要求是"最大主机数"还是"分配的子网号"。
5.2 三级网络技术必背
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可用主机数计算： 永远记得减 2（全 0 的网络地址和全 1 的广播地址不可分配给主机）。
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填空题格式： 填空题中 IP 地址中间的"."必须写清楚，掩码一定要数对 1 的个数。
总结
IP 地址规划不仅是数学题，更是逻辑题。对于三级考试，请务必练习"变长子网划分"；对于考研，请务必吃透"路由聚合"和"最长前缀匹配原则"。
下一篇预告：【网络层·路由技术】RIP、OSPF 算法深度剖析与 Cisco 配置实操。 这一章我们将讨论路由器之间是如何交换"地图"的。
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