前言

??上文介紹了IP數(shù)據(jù)報格式，其中IP數(shù)據(jù)報的首部固定部分有一個版本字段表示IP協(xié)議的版本，目前應用最廣泛的是IPv4地址和IPv6地址。本文主要介紹IPv4地址。
本文內容

1 IP編址的歷史階段

??(1) 分類的IP地址，這是最基本的編址方法。
??(2) 子網(wǎng)的劃分。
??(3) 構成超網(wǎng)（無分類編址方法）
??分類的IP地址是本文介紹的內容。

2 IP地址

??IP地址是32個比特（IPv4）編號標識主機、路由器的接口。一個IP地址在互聯(lián)網(wǎng)中范圍內是唯一的，類比身份證號。
??分類的IP地址就是將IP地址劃分成若干個固定類，其中A類，B類和C類都是由兩個固定長度的字段組成：

網(wǎng)絡號（net-id）：它標志主機（或路由器）所連接的到的網(wǎng)絡。
主機號（host-id）：它標志該主機，一臺主機號在它所在的網(wǎng)絡號的范圍中是唯一的。

??所以，IP地址可以表示為：{<網(wǎng)絡號>,<主機號>}

??在介紹分類之前，先介紹下IP地址的表示，在機器中存放的IP地址是連續(xù)的二進制代碼，但是為了提高可讀性，通常把32位對應的IP地址每8位插入一個空格，再為了便于書寫，將二進制代碼用十進制數(shù)字表示，并且在這些數(shù)字中間加上一個點，這叫做點分十進制記法。

3 分類的IP地址

??分類的IP地址分為：A類、B類、C類、D類和E類。

??其中A類、B類和C類IP地址是由網(wǎng)絡號和主機號兩個字段組成。

(1) A類地址網(wǎng)絡號長度為1個字節(jié)，并且第1位固定為0。IP地址范圍：0.0.0.0~127.255.255.255。
(2) B類地址網(wǎng)絡號長度為2個字節(jié)，并且第1位固定為10。IP地址范圍：128.0.0.0~191.255.255.255。
(3) C類地址網(wǎng)絡號長度為3個字節(jié)，并且第1位固定為110。IP地址范圍：192.0.0.0~223.255.255.255。
(4) D類地址前4位是1110，該類地址用于多播（一對多通信）。IP地址范圍：224.0.0.0~239.255.255.255。多播后面再說。
(5) E類地址的前4位是1111，該類地址保留以后用。IP地址范圍：240.0.0.0~255.255.255.255。

??從IP地址的結構看，IP地址不僅僅指明一臺主機，還指明了主機所連接的網(wǎng)絡。網(wǎng)絡地址即可以使用IP地址中網(wǎng)絡號字段的值表示，也可以用主機號為全0的網(wǎng)絡IP地址。如下圖所示，對于IP地址為222.1.1.1的主機，其網(wǎng)絡地址可以表示為222.2.1.1.0。
??下圖畫出了三個局域網(wǎng)通過三個路由器互連構成的一個互聯(lián)網(wǎng)。

(1) 在一個局域網(wǎng)中的主機或路由器的IP地址中的網(wǎng)絡號必須是一樣的。

(2) 路由器總是具有2個或2個以上的IP地址，這是因為一個路由器至少連接到兩個網(wǎng)絡，即路由器的每個接口都對應一個IP地址。這里可以將路由器理解為兩條路的交叉口，路交叉口至少有兩個路牌。

(3) 當兩個路由器直接相連時，在連線兩端既可以分配IP地址也可以分配，如果分配了IP地址，如下圖這樣的，那么這段線就構成了一種只包含一段線路的特殊網(wǎng)絡。如果沒有分配IP地址，對于這種僅由一段連線構成的特殊網(wǎng)絡叫做無編號網(wǎng)絡或無名網(wǎng)絡。現(xiàn)在為了節(jié)省IP地址資源，常常不分配。

4 特殊的IP地址

??上面介紹了IP地址的分類，但不是所有的IP地址都可以分配給主機使用，其中有一些IP地址一般是不使用，這些地址只能在特定的情況下使用。

??(1) 網(wǎng)絡號全是0，主機號也全是0，即0.0.0.0，網(wǎng)絡號字段為全0的IP地址是保留地址，意思是“本網(wǎng)絡”，即主機所在的局域網(wǎng)（子網(wǎng)），主機號全是0表示本主機，即在主機所在網(wǎng)路內表示主機自身。舉個例子，如果一臺主機的不明確自己的IP地址，但是還要利用IP協(xié)議發(fā)送分組時，其就用0.0.0.0表示自己的源IP地址，所以它也只能作為源地址不能作為目的地址。

??(2) 網(wǎng)絡號全是0，主機號是特定值，它表示的是本網(wǎng)絡內某個特定主機，它只能作為目的地址，不能作為源地址，其網(wǎng)絡號默認和發(fā)送的主機的網(wǎng)絡號相同。

??(3) 網(wǎng)絡號全是1，主機號全是1，即255.255.255.255，表示本網(wǎng)的廣播地址，只能在本網(wǎng)（發(fā)送廣播分組的源主機所在的IP子網(wǎng)）中廣播時作為目的地址使用，并且只能在本網(wǎng)絡中傳播。顯然它可以作為目的地址而不能作為源地址。

??(4) 網(wǎng)絡號為特定值，主機號為0，網(wǎng)絡地址，表示一個網(wǎng)絡，既不能作為源地址也不能作為目的地址。

??(5) 網(wǎng)絡號為特定值，主機號全為1，表示直接廣播地址，對特定網(wǎng)絡上的所有主機進行廣播。

它與255.255.255.255的區(qū)別就是：如果需要廣播的網(wǎng)絡就是發(fā)送廣播的源主機所在的網(wǎng)絡直接使用255.255.255.255即可，但是如果要發(fā)起廣播的源主機所在網(wǎng)絡和需要廣播的網(wǎng)絡不是同一個，那么就需要使用直接廣播地址。

例如，對于一個網(wǎng)絡中的一個主機，網(wǎng)絡地址為222.1.1.0，網(wǎng)絡中由一臺主機，其IP地址為222.1.1.1，如果它想給本網(wǎng)絡中所有主機廣播一個分組，那么目的地址的IP地址可以直接使用255.255.255.255。如果該主機想給網(wǎng)絡地址為222.1.2.0網(wǎng)絡中所有的主機廣播一個分組，那么就必須使用直接廣播地址，即目的地址必須為222.1.2.0。

??(6) 網(wǎng)絡號為127，主機號為任意的非全為0或非為1的數(shù)，它稱為環(huán)回地址，用于作為本地軟件環(huán)回測試本主機進程之間的通信。若主機發(fā)送一個目的地址環(huán)回地址（如127.0.0.1）的IP數(shù)據(jù)報，則本機中的協(xié)議軟件就處理數(shù)據(jù)報中的數(shù)據(jù)，而不會將據(jù)報發(fā)送到任何網(wǎng)絡。另外如果要通信的地址就是本機的話也可以使用該地址。的它既可以作為源地址也可以作為目的地址。

5 私有（專用）IP地址

??除了上面的特殊IP地址外，A、B、C三類地址里還保留了一部分地址空間作為私有地址，這些地址只用于內部網(wǎng)絡（如學校的校園網(wǎng)、公司的內部網(wǎng)），在公共互聯(lián)網(wǎng)上這部分地址是無效的。私有IP地址在公共互連網(wǎng)上直接通信是行不通，如果要實現(xiàn)在公共互連網(wǎng)上通信，就需要NAT技術，見下一篇。

私有IP地址在公共網(wǎng)絡上是為什么是無效的：如果要將一個數(shù)據(jù)發(fā)送到一個私有地址，因為這些網(wǎng)絡IP地址是私有的，在全世界可能有很多地方的私有網(wǎng)絡都有這樣的IP地址，所有公共互連網(wǎng)并不知道要把這個數(shù)據(jù)送到哪里去，所有互連網(wǎng)會將數(shù)據(jù)給丟失。

??其中A類保留了1個網(wǎng)段、B類保留了16個網(wǎng)段、C類保留了256個網(wǎng)段，各網(wǎng)段的地址范圍如下圖所示

(1) A類：10網(wǎng)段
(2) B類：172.16~172.31網(wǎng)段
(3) C類：192.168.0~192.168.255網(wǎng)段

??私有IP地址是非常有意義的，由于在所有的私有網(wǎng)絡或內部網(wǎng)絡都可以使用它們，因此它們可以被重用。正是因為這些私有地址再加上NAT技術，使得現(xiàn)在的IPv4網(wǎng)絡即使它的地址空間已經被分配殆盡了，整個互連網(wǎng)還可以正常運行沒有任何問題。

6 三類IP地址可以指派的范圍

(1) A類網(wǎng)絡的最大可指派網(wǎng)絡數(shù)是2⁷-2，A類網(wǎng)絡號占8位，其中第1位固定，所以共有2⁷個網(wǎng)絡號，但是網(wǎng)絡號全為0，是特殊IP地址，不能分配給主機，同時網(wǎng)絡號為127的是環(huán)回地址，也不能分配給主機使用。主機號占24位，其中全為0的是特殊IP地址，表示本主機，全為1的是廣播地址，也是特殊地址，不能分配給主機。

(2) B類網(wǎng)絡最大可以指派的網(wǎng)絡數(shù)是2¹⁴-1，B類網(wǎng)絡號占16位，其中前兩位固定位為（1,0），所以不存在全為0或全為1的情況，但是實際上網(wǎng)絡號為128.0是不指派的，即網(wǎng)絡號位除了前2位固定位之外其余的14位都是0，所以需要減1。主機數(shù)減2與A類一樣。

(3) C類網(wǎng)絡最大指派的網(wǎng)絡數(shù)是2²¹-1，C類網(wǎng)絡號占24位，其中前三位固定位為（1,1,0），所以也不存在全為0或全為1的情況，同樣192.0.0也是不指派的，即網(wǎng)絡號除了前3位固定位之外其余21位都是0，所以也需要減1。主機數(shù)減2與A類一樣。

6 小結

??本文完