IP地址是网络设备在互联网上的标识符，用于标识网络中的每个设备。IP地址通常以点分十进制的形式表示，由4个8位二进制数组成，例如192.168.1.1。每个8位二进制数称为一个"字节"，IP地址共有4个字节。
IP地址分为两大类：私有IP地址和公有IP地址。私有IP地址是供内部网络使用的IP地址，不能直接连接到互联网。常见的私有IP地址段包括10.0.0.0/8、172.16.0.0/12和192.168.0.0/16。公有IP地址是连接到互联网的设备使用的地址，由国际互联网地址分配机构ICANN进行统一管理和分配。
为更好地管理和分配IP地址，IP地址被划分为网络地址和主机地址两部分。网络地址用于标识网络,主机地址用于标识网络内的设备。子网掩码就是用来区分网络地址和主机地址的一个二进制数字。
子网掩码的长度决定网络地址和主机地址的比例。子网掩码越长,网络地址越多,主机地址越少。例如,将一个Class C网段192.168.1.0/24划分为2个子网,子网掩码为255.255.255.192,每个子网有62个可用主机地址(2^6-2)。
要计算IP地址的最大主机数,需要知道子网掩码的长度,使用以下公式:
最大主机数 = 2^(32 - 子网掩码长度) - 2
其中,32是IP地址的总位数,减去子网掩码的长度就得到主机地址部分的位数。2^(主机地址部分的位数)就是主机地址的最大数量。减去2是因为IP地址中的全0地址和全1地址是保留地址,不能用作主机地址。
例如,对于一个/24子网,子网掩码长度为24,主机地址部分有8位(32 - 24 = 8),最大主机数为2^8 - 2 = 254。
公网IP地址由ICANN进行统一管理和分配。公网IP地址的范围从1.0.0.0到223.255.255.255。这些IP地址中,有一些保留地址无法被直接分配使用:
1. 0.0.0.0到0.255.255.255是保留地址,不能用作公网IP地址。
2. 127.0.0.0到127.255.255.255是回环地址,用于本地测试,不能用作公网IP地址。
3. 224.0.0.0到239.255.255.255是多播地址,不能用作公网IP地址。
4. 240.0.0.0到255.255.255.254是保留地址,不能用作公网IP地址。
所以,公网IP地址的最大值为223.255.255.255。这个地址对应的二进制为11011111.11111111.11111111.11111111。
IP地址的最大主机数取决于子网掩码的长度,而公网IP地址的最大值受到ICANN的管理和一些保留地址的限制。合理规划和使用IP地址资源对于网络的有效运行至关重要。
