有關IP最重要的文檔就是互聯(lián)網(wǎng)的正式標準RFC 791

IP地址及其表示方法

• 整個互聯(lián)網(wǎng)就是一個單一，抽象的網(wǎng)絡，IP地址就是給互聯(lián)網(wǎng)上的每一臺主機（或者路由器）的每一個接口分配一個在全世界范圍內(nèi)都是唯一的32位的標識符。IP地址的出現(xiàn)是為了我們更方便的尋址。

• IP地址現(xiàn)在是由ICANN進行分配。

IP地址編碼三大階段:

1. 分類的IP地址：最基本的便知方法。

   • 就是將IP地址劃分為若干個固定類，每一類地址都由兩個固定長度的字段組成。第一個字段為網(wǎng)絡號，第二個字段為主機號，一個網(wǎng)絡號在整個互聯(lián)網(wǎng)范圍內(nèi)必須是唯一的，一個主機號在某一個網(wǎng)絡區(qū)間內(nèi)必須是唯一的。

   • 因此可以記為：
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   • IP地址不僅僅指明一臺主機，還指明該主機所連接到的互聯(lián)網(wǎng)絡。

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   • 注意這里A類，B類，C類都是單播地址（一對一通信），且是最常用的。D類地址用于多播（一對多通信），E類地址保留為以后使用。

   • A類地址：

     • 網(wǎng)絡號8位，占1個字節(jié)，網(wǎng)絡號第一位必須是0，只有7位可以使用，可以指派的網(wǎng)絡號是2^7-2=126。-2的目的是：

       • 網(wǎng)絡號字段全為0的IP是個保留地址，意思是本網(wǎng)絡。

       • 網(wǎng)絡號位127(0111111)作為本地軟件環(huán)回測試本主機進程之間的通信使用，意思就是若主機發(fā)送了一個目的地址為環(huán)回地址例如127.0.0.1的IP數(shù)據(jù)包，主機并不會發(fā)送到網(wǎng)絡上。環(huán)回地址永遠都不會出現(xiàn)在任何網(wǎng)絡上，因此網(wǎng)絡號位127根本就不是一個網(wǎng)絡地址。

     • 主機地址占3個字節(jié)（24位）,因此A類網(wǎng)絡中最大的主機數(shù)位2^24-2=16777214,-2的原因是

       • 全0的主機號位

   • B類地址：網(wǎng)絡號為16位，網(wǎng)絡號前兩位必須是10，主機號位32-18=16位

   • C類地址：網(wǎng)絡號為24位，網(wǎng)絡號前必須是110，主機號為32-24=8位

   • D類地址：網(wǎng)絡號32位，網(wǎng)絡號前必須是1110。

   • E類地址：網(wǎng)絡號32位，網(wǎng)絡號前必須是1111。

   • IP的指派范圍

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   • 下圖是特殊的IP地址：

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2. IP地址具有如下特征

   • 每個IP都是由網(wǎng)絡號和主機號兩部分組成。IP地址只一種分等級的地址結構,分等級的好處是:

     1. IP地址管理機構在分配IP時只分配網(wǎng)絡號（第一級），而剩下的主機號（第二級）則由得到該網(wǎng)絡的主機機構自行分配。這樣就方便了了IP地址的管理。

     2. 路由器僅僅根據(jù)目的主機所連接的網(wǎng)絡號來分組轉發(fā)（并不考慮主機號），這樣就大大方便了了路由器查詢路由表的壓力，從而減少了路由表所占的內(nèi)存存儲空間以及查找路由表的時間。

   • IP地址標志著一臺主機（或者路由器）和一條鏈路的接口，當一臺主機同時連接到兩個網(wǎng)絡上時，則該主機必須同時擁有兩個相應的IP地址，并且網(wǎng)絡號必須是不同的。 舉個簡單的額例子：有一個建筑正好在北京路和上海路的交叉口上那么這兩個建筑可以同時擁有兩個門牌號碼:例如北京路4路和上海路37路。

   • 一個網(wǎng)絡指具有相同網(wǎng)絡號net-id的主機的集合，因此，使用轉發(fā)器或者網(wǎng)橋連接起來的若干局域網(wǎng)仍為一個網(wǎng)絡，具有不同網(wǎng)絡號的若干局域網(wǎng)必須要通過路由器進行連接。

   • 在IP地址中，所有分配到網(wǎng)絡號的網(wǎng)絡都是平等的-->互聯(lián)網(wǎng)同等對待每一個IP地址。

IP地址與硬件地址

1. 硬件地址與IP地址的區(qū)別

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     1. 物理地址是數(shù)據(jù)鏈路層和物理層使用的地址，而IP地址是網(wǎng)絡層及其上層使用的地址，因此也叫做邏輯地址（因為IP地址是用軟件實現(xiàn)的）。

2. 在發(fā)送數(shù)據(jù)的時候，數(shù)據(jù)從高層下到低層，然后才能在通信鏈路上通信，使用IP地址的數(shù)據(jù)報一旦交給了數(shù)據(jù)鏈路層，就會被封裝成MAC幀。MAC幀在傳輸?shù)臅r候使用的源地址和目的地址都是硬件地址，這兩個硬件地址都寫入了MAC幀的首部中。連接在通信鏈路上的設備（主機或者路由器）在收到MAC幀的時，根據(jù)MAC幀首部中的硬件地址決定收下還是丟棄。只有在剝?nèi)AC幀的首部和尾部才能把MAC幀的數(shù)據(jù)上交到網(wǎng)絡層以后，網(wǎng)絡層只能在IP數(shù)據(jù)報的首部找到源IP地址和目的IP地址。 特別注意當IP數(shù)據(jù)報放到鏈路層的MAC幀中，整個IP數(shù)據(jù)報就成了MAC的數(shù)據(jù)，因此在數(shù)據(jù)鏈路層看不到數(shù)據(jù)報的IP地址。

3. 如圖

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   • 這里要強調(diào)幾點

     1. 在IP層抽象的互聯(lián)網(wǎng)上只能看到IP數(shù)據(jù)報，雖然IP數(shù)據(jù)報要經(jīng)過路由器R1和R2的兩次轉發(fā)，但在它的首部中的源地址和目的地址始終是IP1和IP2，數(shù)據(jù)報中間經(jīng)過的兩個路由器的IP地址并不會出現(xiàn)在IP數(shù)據(jù)報的首部中。

     2. 雖然在IP數(shù)據(jù)報首部有源IP地址，但是路由器只根據(jù)目的IP地址的網(wǎng)絡號進行路由選擇。

     3. 在局域網(wǎng)的鏈路層，只能看到MAC幀，IP數(shù)據(jù)報在被封裝到MAC幀中.MAC幀在不同的網(wǎng)絡上傳輸。其MAC幀首部的源MAC地址和目的MAC地址都要發(fā)送變化，如上圖。

     4. 盡管互聯(lián)在一起的網(wǎng)絡的硬件地址體系各不同。但是IP層抽象的的互聯(lián)網(wǎng)屏蔽了下層這些很復雜的細節(jié)，我們只需要在網(wǎng)絡層上討論問題，就能夠使用統(tǒng)一的，抽象的IP地址來研究主機和主機或者主機和路由器之間的通信。