老师，怎么计算可用的IP地址段

Question

如题所述

Answer 1

IPV4由4组8位二进制数组成

比如：1.1.1.1 转换为二进制就是 00000001.00000001.00000001.00000001
二进制是满二进一，所以每一位只有两个数0和1，那么32位二进制一共有2的32次方个不同的组合。
所以理论上IPV4一共有2的32次方个IP地址，也就是2^32=4 294 967 296个。
IPV4一些特殊的IP地址
- 127.x.x.x给本地网地址使用。
- 224.x.x.x为多播地址段。
- 255.255.255.255为通用的广播地址。
- 10.x.x.x，172.16.x.x至172.31.x.x 和192.168.x.x供本地网使用。
实际可以的IPV4地址很少，已经远远不够使用了。
说了IPV4就不得不提一下IPV6

IPv4一共有2^32=4 294 967 296，IPv6有2^128=3.4028236692094 * 10 38
远远超过了人类的计数范围，毫不夸张的做个比喻，IPV6可以为地球上的每一个沙粒分配一个IP地址。
关于IP地址还有很多知识，题住感兴趣可以看一下百科。
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补充一下吧，有时间谢了一篇文章，原文地址关于IPV4和IPV6那些事
IPV4是 Internet Protocol version 4的缩写，也就是互联网协议的第四个版本，下一个即将应用的版本是IPV6，有V4和V6就说明有 V1，V2，V3，V5，也许由于某些原因它们都没能走出实验室。
IPV4运行在TCP/IP七层协议的网络层，是TCP/IP协议族的核心协议。目前全球因特网所使用的协议就是TCP/IP（个别实验室除外）。
IPV4的地址长度是32位（也就是4个字节），计算机中使用的是二进制，所以IPV4也就是32位二进制数组成的了，比如一个最简单的IPV4地址00000001.00000001.00000001.00000001， 二进制数太长，不容易记住所以我们习惯写成十进制，上面的那一串0和1组成的IP地址换算为十进制就是1.1.1.1，还是十进制看着舒服吧。至于怎么换算大家可以自行百度一下二进制与十进制的转换方面的知识。
IPV4可以分为A，B，C，D，E5类地址
分类的原因就是为了更好地管理和应用IPV4地址，一个IPV4分为网络位和主机位。例如192.168.1.1/24，这个IP地址后面有个/24，说明前24位都是网络位，后8位是主机位，（还记得我们上面提到的二进制和十进制的转换吗？）。
IPV4的分类方法就是使用不同长度的网络位。
1．A类IP地址
一个A类IP地址由1字节的网络地址和3字节主机地址组成，网络地址的最高位必须是“0”， 地址范围1.0.0.1-126.255.255.254（二进制表示为：00000001 00000000 00000000 00000001 - 01111110 11111111 11111111 11111110）。可用的A类网络有126个，每个网络能容纳1677214个主机（1677214是主机位二进制换算的）。
2．B类IP地址
一个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，网络地址的最高位必须是“10”，地址范围128.1.0.1-191.255.255.254（二进制表示为：10000000 00000001 00000000 00000001 - 10111111 11111111 11111111 11111110）。可用的B类网络有16384个，每个网络能容纳65534主机 。
3．C类IP地址
一个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，网络地址的最高位必须是“110”。范围192.0.1.1-223.255.255.254（二进制表示为: 11000000 00000000 00000001 00000001 - 11011111 11111111 11111110 11111110）。C类网络可达2097152个，每个网络能容纳254个主机。
4．D类地址用于多点广播（Multicast）。
D类IP地址第一个字节以“1110”开始，它是一个专门保留的地址。它并不指向特定的网络，目前这一类地址被用在多点广播（Multicast）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。
地址范围224.0.0.1-239.255.255.254
5．E类IP地址
以“1111”开始，为将来使用保留。
E类地址保留，仅作实验和开发用。
全零（“0．0．0．0”）地址指任意网络。全“1”的IP地址（“255．255．255．255”）是当前子网的广播地址。
IPV4一共有多少个IP地址呢？上面我们介绍过IPV4是32位二进制组成的，这也就意味着IPV4一共有32位，每位都可以有2个不同的数字0和1，所以IPV4理论上一共有2的32次方个地址，大概是4 294 967 296这么多吧，乍一看还挺多的是吧，其实不然，还有一些保留的IP地址是不被在公网上使用的。
例如：
- 127.x.x.x给本地网地址使用
- 224.x.x.x为多播地址段
- 255.255.255.255为通用的广播地址
- 10.x.x.x，172.16.x.x至172.31.x.x 和192.168.x.x供本地网使用
所以说，去掉保留的IP地址，实际可用的IP地址就更少了。实际的地址数本来就不多，再加上IPV4的分配不均匀我们可以使用的IPV4就更少了，由于IP地址是在美国产生的，所以美国拥有全球大多数的A类地址，要知道A类网络一共就有126个，每个网络能容纳1677214个主机，还有一些美国的大公司，比如微软，戴尔，，，记不清了，它们一个公司就有好多个A类地址，具体是多少记不清了。大概就是美国的IPV4地址数是中国的40倍左右。
虽然应用NAT，PAT技术能够暂时缓解一些IPV4地址不足带来的问题，但是物联网的时代已经到来，IPV4已经将近枯竭，以后我们们的自行车，手表，电视都需要IP地址，所以IPV6就顺理成章的被推出。
IPV6相对IPV4最大的变化就是，地址数多了，地址数多了，地址数多了重要的东西说三遍。IPV6由128位二进制组成，也就是说IPV6一共有2^128 = 340282366920940000000000000000000000000个地址（不知道我可漏0吗？）你猜一下这个数字有多大，，，可以为地球上的每一个沙粒分配一个IP地址，这次用不完了吧。
但是与IPv4一样，IPv6一样会造成大量的IP地址浪费。准确的说，使用IPv6的网络并没有2^128个能充分利用的地址。首先，要实现IP地址的自动配置，局域网所使用的子网的前缀必须等于64，但是很少有一个局域网能容纳2^64个网络终端；其次，由于IPv6的地址分配必须遵循聚类的原则，地址的浪费在所难免。
下面从百度百科复制（借鉴）一些IPV6的特性
（1）IPV6地址长度为128位，地址空间增加了2^128-2^32个。
（2）灵活的IP报文头部格式。使用一系列固定格式的扩展头部取代了IPV4中可变长度的选项字段。IPV6中选项部分的出现方式也有所变化，使路由器可以简单路过选项而不做任何处理，加快了报文处理速度；
（3）IPV6简化了报文头部格式，字段只有8个，加快报文转发，提高了吞吐量；
（4）提高安全性。身份认证和隐私权是IPV6的关键特性；
（5）支持更多的服务类型；
（6）允许协议继续演变，增加新的功能，使之适应未来技术的发展；