IP地址概述
概念
IP地址就是给每个连接在Internet上的主机分配⼀个在全世界范围唯⼀的32位⼆进制数。
通常采⽤“点分十进制”表示法，即直观的、以圆点“.’’分隔的4 个⼗进制数表示。每⼀个数对应于8个⼆进制数，如某⼀台主机的IP地址是192.168.10.4。最小0，最大255；全0和全1的都保留不用。
IP地址的这种结构使每一个网络⽤户都可以很⽅便地在Internet上寻址。
IP地址组成
从逻辑上讲，在Internet中，每个IP地址由⽹络地址和主机地址两部分组成。
网络地址
位于同⼀逻辑⼦网的所有主机和⽹络设备 (如路由器、服务器、⼯作站等)的⽹络地址是相同的，⽽通过路由器互连的两个网络⼀般认为是两个不同的逻辑网络。
对于不同逻辑⽹络上的主机和⽹络设备⽽言，其⽹络地址是不同的。 每个逻辑⽹络的网络地址在Internet中是唯⼀的。
主机地址
主机地址是⽤来区别同一逻辑子网中不同的主机和⽹络设备的。
在同一逻辑⼦网中， 必须给出每⼀台主机和⽹络设备的唯⼀主机地址，以区别于其它主机。 在Internet中，⽹络地址和主机地址的唯 一性决定了每台主机和网络设备的IP地址的唯一性。
IP地址分类
IPv4地址分为5类，其中A、B、C类为单播地址，D类为组播地址，E类保留。 只有单播地址才有可能分配给主机。
IP地址范围
| IP类别 | IP地址范围 | 最大网络数 | 单个网段最大主机数 | 私有IP地址范围 | 子网掩码 | IP首位数字对应的二进制 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| A | 1.0.0.0-126.255.255.255 | 126(2^7-2) | 16777216(2^24) | 10.0.0.0-10.255.255.255 | 255.0.0.0 | 127(01111111) |
| B | 128.0.0.0-191.255.255.255 | 16384(2^14) | 65536(2^16) | 172.16.0.0-172.31.255.255 | 255.255.0.0 | 191(10111111) |
| C | 192.0.0.0-223.255.255.255 | 2097152(2^21) | 256(2^8) | 192.168.0.0-192.168.255.255 | 255.255.255.0 | 223(11011111) |
特殊IP地址
| IP网络地址 | IP主机地址 | 用户 |
|---|---|---|
| 全为0 | 全为0 | 表示本机，只能做源码地址 |
| 全为0 | Host id | 表示本地网络的特定主机，只能做源码地址 |
| 全为1 | 全为1 | 表示本地网络的有限广播，只能做目的地址 |
| Net id | 全为1 | 表示网络的广播，只能做目的地址 |
| Net id | 全为0 | 表示特定网络，一般只用于路由 |
| 127 | 任意值 | 表示环回地址，只能做目的地址 |
IPv4分组
子网和子网掩码
概念
⼦网是指把单一的⽹络划分成多个逻辑网络，并使⽤路由器将其互连起来，这些逻辑⽹络就称为⼦网。
⼦网掩码(Subnet Mask)也是⼀个“点分十进制”表示的32位⼆进制数，通过⼦网掩码，可以指出一个IP 地址中的哪些位对应于⽹络地址(包括⼦网号)、哪些位对应于主机号。
对于⼦网掩码的取值，通常是将对应于IP地址中⽹络地址和⼦网号的所有位都置为“1”，对应于主机地址的所有位都设置为“0”。 引⼊子网划分后的IP地址，必须使⽤子网掩码才能指示其⽹络位，⼦网掩码成了IP地址的⼀个重要属性。
子网划分
对⼦网划分，可以将表示主机地址的⼆进制数中划分出⼀定的位数⽤做本⽹的各个子网，剩余的部分作为相应⼦网的主机址。在划分了子网以后，IP地址实际上就由三部分组成— ⽹络地址、⼦网号和主机地址。
子网划分案例
问题：
将一个C类网络：192.168.1.0划分为相等大小的4个子网。
分析：
- C类网络的标准子网掩码为255.255.255.0；将网络地址和子网掩码用二进制来表示，就是：
网络地址：11000000.10101000.00000001.000000000
子网掩码：11111111.11111111.11111111.000000000 - 如果将此C类网络划分成相等大小的4个子网，则需要向主机地址借两位，从而形成新的子网掩码是：
新子网掩码：11111111.11111111.11111111.000000000
对应的十进制：255.255.255.192 - 根据新的子网掩码，划分的4个小的子网是：
子网一：11000000.10101000.00000001.00000000
子网二：11000000.10101000.00000001.01000000
子网三：11000000.10101000.00000001.10000000
子网四：11000000.10101000.00000001.11000000
结论：
用习惯的表示方法，子网的IP地址和子网掩码如下表：
| 子网 | 子网的IP地址 | 子网掩码 |
|---|---|---|
| 子网一 | 192.168.1.0 | 255.255.255.192 |
| 子网二 | 192.168.1.64 | 255.255.255.192 |
| 子网三 | 192.168.1.128 | 255.255.255.192 |
| 子网四 | 192.168.1.192 | 255.255.255.192 |
| 子网 | 网络标识 | 广播地址 | IP地址数 | 可用地址数 |
|---|---|---|---|---|
| 子网一 | 192.168.1.0 | 192.168.1.63 | 64 | 62 |
| 子网二 | 192.168.1.64 | 192.168.1.127 | 64 | 62 |
| 子网三 | 192.168.1.128 | 192.168.1.191 | 64 | 62 |
| 子网四 | 192.168.1.192 | 192.168.1.225 | 64 | 62 |
⽆类域间路由
概念
⽆类域间路由(CIDR)消除了传统的分类地址及划分⼦网的概念，因⽽可以更加有效地使⽤IPv4的地址空间。
CIDR使用各种长度的“⽹络前缀”来代替分类地址中的⽹络地址和⼦网地址。 CIDR使⽤“斜线记法”，即在IP地址后面加上⼀个斜线，然后写上网络前缀所占的位数(数值对应于⼦网掩码中1的个数)。 CIDR把⽹络前缀相同的连续的IP地址组成“CIDR地址块”。
例子
CIDR地址：192.36.162.7/20
二进制表示：110000000.00100100.1010 0010.00000111
掩码：11111111.11111111.1111 0000.00000000
（255. 255. 240. 0）
地址快大小：2^12=4096
首地址：192.36.160.0
末地址：192.36.175.255
可用地址范围：192.36.160.1 ~ 192.36.175.254
最长匹配和默认路由
当数据包中的目标地址位于路由表中两条或以上路由条目的网络中时，将按照⼦网掩码中⽹络位的⻓度来排定优先级，⽹络位越长，优先级越⾼高。
⽐如路由表中存在192.168.1.0/24和192.168.1.0/26 两条路由，那么⽬标地址为192.168.1.20的数据包将按第⼆条路由被转发。 默认路由的⽬标⽹网络用0.0.0.0/0表示，它的网络位最短，所以总是最后一个被匹配的。
