【一文入门物联网安全】网络基础篇：IP地址及子网掩码划分

系列文章目录
【一文入门物联网安全】
1.网络基础篇：计算机网络基础
2.网络基础篇：OSI与TCP分层
3.网络基础篇：IP地址及子网掩码划分

本文目录
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前言
一、IP地址基础与二进制
二、IP地址分类
三、子网掩码
四、IP地址数量
五、可变子网掩码
最后

前言
互联网时代，我们面临的网络安全威胁一般有信息泄露、网络财产盗窃、网络暴力、恶意软件攻击等。
而面对即将到来的万物互联时代，物联网的安全威胁将更直接、更危险地影响我们的人身安全和财产安全。
想象一下，当路上的汽车，工程的机器，路边的井盖、路灯、摄像头等，如果被黑客控制做一些恶性事件，那将会对我们造成难以想象的后果。
（可参考电影《我，机器人》）

因此保障物联网的安全就显得尤为重要，而物联网的根基就是网络，通过学习网络基础知识，可以使我们在应对物联网安全时能够快速找到问题根源并解决。

一、IP地址基础与二进制
IP地址是啥？
就像我们每家每户的门牌号一样，通过IP地址就能找到你的计算机在网络中的位置。

在我们生活中常用的计数方式是十进制，从0到9。而二进制则是只有0，1两个数，这是因为计算机本身是有无数个门电路组成的，而门电路只存在两个状态。

因此，对于计算机，IP地址也是用二进制来计算。

十进制与二进制的对照表

1个IP地址由32位二进制组成，分四个小节，每个小节最多有八位二进制，即255。
一般计算IP地址时，每次只需看一个小节即可
例如

下图是一个小节的换算表

横轴表示此位为1时的值
竖轴表示整个字节的值

二、IP地址分类
IP地址的第一个小节用来给IP地址分类，共分为为五类

细心的朋友会发现127分段没有在里面，127分段被分配给计算机做环回地址，基本功能是用来测试计算机网卡是否正常
当排查网络故障时，ping127.0.0.1时，若能ping通，就表示本机网卡没有问题

三、子网掩码
子网掩码是啥？
顾名思义，就是用来掩盖住IP地址的码（听君一席话胜听一席话）
为什么要掩盖IP地址？
因为随着互联网的发展，越来越多的网络产生，有的网络下的计算机多则几百台，有的只有区区几台，如果直接用IP地址标识的话，这样会浪费很多IP地址，IP地址也会不够用，所以要划分子网。使用子网可以提高网络应用的效率。
所以子网掩码的作用之一是
用于将一个大的IP网络划分为若干小的子网络,被掩住的部分叫网络位，其余为主机位
网络位是为了在互联网上进行身份区别，而主机位则是为了在同一个局域网下进行身份区别。子网掩码确定了，网络位和主机位就确定了。

与IP地址相同，子网掩码的长度也是32位，也可以使用十进制的形式。
例如/24就表示255.255.255.0
因为255换成二进制即8个1，三个255就是24
掩码必须为连续的1或0

四、IP地址数量

通过上图可以看到，不同种类的IP地址掩码也不一样，且每一类的IP地址数量（主机位的个数）也不同。

例如A类地址，被掩住的是第一段，共八位，那么A类地址的网络地址就是2的8次方=256位，主机地址也即通常说的IP地址数量就是2的24次方=16,777,216 - 2位，减2是因为包含一个网络地址和一个广播地址。

网络地址般最后一节是0，它代表了某个网络，如192.168.1.0
广播地址一般最后一节为255，向广播地址发信息，此网络下所有主机均可收到，如192.168.1.255

五、可变子网掩码
变长子网掩码(Variable-Length Subnet Masks VLSM)的出现是打破传统的以类(class)为标准的地址划分方法,是为了缓解IP地址紧缺而产生的
注意事项:使用VLSM时,所采用的路由协议必须能够支持它,这些路由协议包括RIPv2,OSPF,EIGRP 和BGP.(有类/无类)

子网划分

例题
某公司现有一C类网段192.168.1.0/24
目前有以下几个部门:
销售部59台
技术部27台
业务部121台
会计部10台
需求:将一个C类网段合理分配给如下几个部门，保证地址合理分配。

解：
传统子网掩码是将一个网段全部掩住，而VLSM则是一位一位的掩住
192.168.1.0的子网掩码为255.255.255.0
利用VLSM，可最多将最后一段中的前6位掩住即/30（若掩住7位去掉2个特殊地址，则没有可使用的主机位了）
255.255.255.1111 1100 ，这样网络位是2的6次方=64，即在这个C类网段中有64个子网，每个子网的主机位是2的2次方= 4 - 2 =2位

划分时按照从大到小的顺序划分可减少计算次数

因为，2的7次方=128>121(业务部)
所以，255.255.255.1000 0000即255.255.255.128将192.168.1.0划分为两个子网，每个子网有2的7次方=128 - 2 =126个地址
所以，业务部地址为192.168.1.0 ——192.168.1.127，子网掩码255.255.255.128即/25

因为，2的6次方=64>59（销售部），同时192.168.1.128之前地址已经用完，将从192.168.1.128后划分
所以，255.255.255.1100 0000即255.255.255.192将192.168.1.128-255划分为2个子网，每个子网有2的6次方=64 - 2 =62个地址
所以，销售部地址为192.168.1.128 ——192.168.1.191，子网掩码255.255.255.192即/26

剩下62个地址，技术部地址为192.168.1.192 ——192.168.1.223，子网掩码255.255.255.192即/26；
会计部地址为192.168.1.224 ——192.168.1.255，子网掩码255.255.255.192即/26

其实，不难发现，VLSM就像是切蛋糕，先切一块给最大的，再将剩余的依次切给其他人
注意：在划分VLSM时只看当前网段，因此对于A、B、C类来说，划分方式都是相同的

此外，除了可变长掩码外还有可变短掩码CIDR，在此不再赘述

最后
在可预见的将来，物联网安全在势必会成为一个新的热门领域。作为网络安全行业的从业人员，加上多年的物联网行业经验，我相信通过我的梳理，一定可以给大家带来一些新的思考和启发。因此，让我们一起向着这个新领域出发吧！
我会坚持在此系列中更新自己总结的物联网安全知识，欢迎大家持续关注。

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