IP地址的基础知识

在TCP/IP通信中，IP地址用于识别主机和路由器。

1.IP地址的定义

IPv4地址为32位，IPv6地址为128位。（以下以IPv4为例）
将32位的IP地址分为4组，每组8位，每组间用“.”隔开，再将每组数转为十进制数。例如： 127.0.0.1

通常一块网卡只设置一个IP地址，其实也可以配置多个IP地址。一个路由器通常配置两个以上的网卡，因此可以设置两个以上的IP地址。

2.IP地址的组成

IP地址由网络标识和主机标识两部分组成。

不同段的网络标识不同；相同段内不同主机的网络标识相同，主机标识不同。从而保证了IP地址的唯一性。

对于IP地址唯一性的理解：

Tnternet分为公网地址与私网地址。IP地址的唯一性是对于公网而言的，在公网中，只有IP地址是唯一的才能正确发送数据，否则会造成混乱。那我们经常看到的路由器IP为192.168.0.1或192.168.1.1，那岂不是我们的IP有可能是相同的？这是因为我们使用的路由器在为自己分配IP时就成了私网的范围。此时，我们的IP仅在路由器所在的局域网内有效，如果要访问公网，那么就需要NAT转换，将私有网络地址转换为合法的公网地址。

IP地址网络标识与主机标识具体的划分会在下面介绍。

3. IP地址的分类

IP地址分为A、B、C、D、E五大类，其中E类属于特殊保留地址。

• A类地址

  1~8位为网络标识，其余为主机标识

• B类地址

  1~16位为网络标识，其余为主机标识

• C类地址

  1~24位为网络标识，其余为主机标识

分类	前缀码	开始地址	结束地址	对应CIDR修饰	默认子网掩码
A类地址	0	0.0.0.0	127.255.255.255	/8	255.0.0.0
B类地址	10	128.0.0.0	191.255.255.255	/16	255.255.0.0
C类地址	110	192.0.0.0	223.255.255.255	/24	255.255.255.0
D类地址 （群播）	1110	224.0.0.0	239.255.255.255	/4	未定义
E类地址 （保留）	1111	240.0.0.0	255.255.255.255	/4	未定义

注意：分配地址时，主机地址的二进制表示不可全为0或全为1。因为全为0在对应的网络地址或IP地址不可知的情况下使用，全为1通常用作广播地址。

4.广播地址

广播地址作用：在同一个链路中相互连接的主机之间发送数据。

IP地址的主机部分全部为1。广播分为本地广播和直接广播两种。

• 本地广播

  在本网络内的广播叫做本地广播。例如：网络地址为192.168.0.0/24的情况下，广播地址是192.168.0.255。因为这个广播的IP地址会被路由器屏蔽，所以不会到达192.168.0.0/24以外的其他链路上。

• 直接广播

  不同网络之间的广播叫做直接广播。例如：网络地址为192.168.0.0/24的主机向192.168.1.255/24的目标地址发送IP包。收到这个包的路由器将数据转发给192.168.1.0/24，从而使所有192.168.1.1~192.168.1.254的主机都能接收这个包。

5.IP多播

• 提高发送效率

  用于将数据包发送到特定组内的所有主机。由于使用的是IP协议，所以传输不可靠。

  广播无法穿透路由器，只能在本网段内发送数据。而多播可以穿透路由器，又可以给指定的主机发送数据。

• IP多播与地址

  多播使用D类地址。1~4位为“1110”，剩下的位表示多播的组编号。

  从224.0.0.0到239.255.255.255都是广播地址的可用范围。其中从224.0.0.0到224.0.0.255的范围内不需要路由控制，在同一链路内也能实现多播。在这个范围之外的会给全网发送多播的包。

6.子网掩码

由于直接在IP地址中用一部分位表示网络地址，剩余的表示主机地址，会造成一定的浪费，因此使用子网掩码来解决这个问题。

子网掩码功能：指明一个IP地址的网络地址位与主机地址位。

目前有两种表示方式：

192.168.30.123
255.255.255.0192.168.30.123/18

都表示前18位表示的是网络地址。

7. CIDR与VLSM

CIDR（无类别域间路由）是一个用于给用户分配IP地址以及在互联网上有效地对IP地址进行归类的方法。

VLSM（可变长子网掩码）可以自定义网络地址长度。

CIDR是基于VLSM来进行任意长度的前缀的分配的。例如：在同一网络中，在有500台主机时，可以将子网掩码长度设置为/23，当主机数为50时可以将子网掩码长度设为/26。