1、IP地址的格式

在IP協(xié)議的報(bào)文中，可以得知IP地址是有32個(gè)比特，IP地址在計(jì)算機(jī)中是以二進(jìn)制的方式處理的，如果全部以二進(jìn)制的形式來(lái)表示，使用跟表達(dá)都非常的困難，所以為了人類方便記憶，采用了點(diǎn)分十進(jìn)制的方式，將32位的IP地址以8位為一組，分成四個(gè)部分，每組以【.】進(jìn)行隔開(kāi)，再將每組轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制。

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可以發(fā)現(xiàn)二進(jìn)制里面0跟1的組合不一樣，得到的數(shù)值也不一樣，總共IP地址有多少個(gè)呢？

最大允許差不多43億的終端連接到網(wǎng)絡(luò)里面來(lái)，看起來(lái)已經(jīng)非常多了！但是，如今的Internet網(wǎng)中，IP地址是枯竭的狀態(tài)，這也是為什么推出了IPV6的原因。

? IP地址其實(shí)是由2個(gè)部分組成的，一個(gè)是網(wǎng)絡(luò)號(hào)（網(wǎng)段地址）和主機(jī)號(hào)（主機(jī)地址），這個(gè)兩個(gè)組成很關(guān)鍵，網(wǎng)絡(luò)號(hào)是設(shè)備所在區(qū)域的一種標(biāo)識(shí)區(qū)分，網(wǎng)絡(luò)號(hào)相同的設(shè)備處于同一個(gè)網(wǎng)段內(nèi)，網(wǎng)絡(luò)號(hào)不同的設(shè)備處于不同網(wǎng)段，兩個(gè)之間通信需要依賴三層設(shè)備。?

可能我們?cè)L問(wèn)的目的就在一個(gè)區(qū)域，也可能在另外的區(qū)域，那運(yùn)行了TCP/IP協(xié)議的設(shè)備不管是PC、手機(jī)、路由器還是交換機(jī)，都得有一個(gè)判斷規(guī)則，來(lái)對(duì)比要去的目的跟自己是不是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)區(qū)域，那就是通過(guò)上面的網(wǎng)絡(luò)號(hào)來(lái)進(jìn)行區(qū)分。

像上面的圖，路由器左邊是家庭局域網(wǎng)網(wǎng)，比如有三個(gè)終端，地址分別是192.168.255.1、192.168.255.2、192.168.255.240，不管是相互傳文件以及訪問(wèn)個(gè)人的服務(wù)器，直接輸入對(duì)方的地址就可以了，就算寬帶接入出現(xiàn)故障，互聯(lián)網(wǎng)訪問(wèn)不到了，但這些局域網(wǎng)之間的互訪是不影響的。

假設(shè)192.168.255相同的前綴為網(wǎng)絡(luò)號(hào)，同一個(gè)網(wǎng)段，而最后一位1、2、240為主機(jī)號(hào)，數(shù)字都不是重復(fù)的。

比如這里192.168.255.1訪問(wèn)192.168.255.240，這里192.168.255.1設(shè)備系統(tǒng)通過(guò)自己網(wǎng)卡的參數(shù)讀取到對(duì)應(yīng)的IP信息與目的的IP比較，發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)號(hào)相同，則在同一個(gè)網(wǎng)段內(nèi)，直接發(fā)送給對(duì)方，并且二層封裝目的主機(jī)的MAC地址。

如圖 192.168.255.1去訪問(wèn)互聯(lián)網(wǎng)上的百度 181.55.6.6， 假設(shè)對(duì)比前三段，終端判斷目的與自己的網(wǎng)絡(luò)號(hào)不一致，那么它該怎么處理呢？

• 設(shè)備終端，比如PC、手機(jī)、平板運(yùn)行了TCP/IP協(xié)議的，它都有判斷的功能，如果目的IP與我網(wǎng)絡(luò)號(hào)相同，判斷在一個(gè)網(wǎng)段內(nèi)，直接在同一個(gè)區(qū)域內(nèi)完成通信；如果網(wǎng)絡(luò)號(hào)不同，則判斷為不同網(wǎng)段，這個(gè)時(shí)候直接交給網(wǎng)關(guān)處理，如果沒(méi)有網(wǎng)關(guān)信息，則通信失敗，數(shù)據(jù)包發(fā)送不出。
  

• 路由器這些三層設(shè)備在處理轉(zhuǎn)發(fā)這個(gè)數(shù)據(jù)包的時(shí)候，查詢路由表根據(jù)目的IP的網(wǎng)絡(luò)號(hào)進(jìn)行查詢轉(zhuǎn)發(fā)，這樣的好處是能夠提高效率，不用具體到主機(jī)位，否則Internet這么龐大的網(wǎng)絡(luò)，每個(gè)網(wǎng)路設(shè)備都存放在路由表中，對(duì)設(shè)備的壓力以及查詢的效率就非常低了。

• 終端設(shè)備訪問(wèn)不同網(wǎng)段依靠的是網(wǎng)關(guān)，而路由器等三層設(shè)備轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包去往不同目的地依靠的是路由表中的條目。

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• 比如某個(gè)設(shè)備上不了網(wǎng)，那我們知道了上網(wǎng)是得有網(wǎng)關(guān)的，是不是就先檢查網(wǎng)關(guān)設(shè)置了嗎，設(shè)置的對(duì)嗎。當(dāng)然這些會(huì)在后續(xù)中反復(fù)提到，數(shù)據(jù)包的通信離不開(kāi)這些“規(guī)則”。

明白了網(wǎng)絡(luò)號(hào)與主機(jī)號(hào)的概念，那在IP地址中，哪幾位是網(wǎng)絡(luò)號(hào)？哪幾位是主機(jī)號(hào)呢？下面就來(lái)了解下地址分類以及子網(wǎng)掩碼的概念。

2、IP地址分類

在internet誕生初期，IP地址是非常充裕的，計(jì)算機(jī)科學(xué)家們進(jìn)行了分類地址，把IP地址分為了5大類，分別是A類、B類、C類、D類、E類。

早期沿用的是地址分類的方法，A、B、C作為全局可用唯一地址進(jìn)行分配，每個(gè)列別定義了網(wǎng)絡(luò)號(hào)以及主機(jī)號(hào)的范圍大小，由于這種方式早就不在使用，只有考試以及很多書(shū)籍還在介紹，所以這里就簡(jiǎn)單介紹下。

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（1）A類地址

A類IP地址以首位為“0”開(kāi)頭，前面8位是網(wǎng)絡(luò)號(hào)，網(wǎng)絡(luò)號(hào)范圍是0~127（0和127屬于保留地址）。

算下來(lái)就2^（8-1）-2=126，其中8位中最開(kāi)始0是固定的，所以只有7個(gè)可以變化，0與127是保留需要-2，最終有126個(gè)網(wǎng)段。

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后24位是主機(jī)號(hào)，表示可容納的終端數(shù)量，2^24次方=16777216個(gè)地址。

（2）B類地址

B類IP地址前兩位以“10”固定開(kāi)頭，1~16位為網(wǎng)絡(luò)號(hào)，網(wǎng)絡(luò)號(hào)的范圍128.0~191.255，其中169.254為保留地址，算下來(lái)2^（16-2）-1，有16383個(gè)可用網(wǎng)段。

后16位主機(jī)號(hào)，表示可容納的終端數(shù)量，2^16次方=65536個(gè)地址。

（3）C類地址

?C類IP地址前三位“110”固定，從1~24位為它的網(wǎng)絡(luò)號(hào)，范圍是192.0.0~223.255.255.255，其中192.0.0屬于保留地址，所以有2^（24-3）-1=2097151

后8位是主機(jī)號(hào)，標(biāo)識(shí)可容納的終端數(shù)量，2^8=256個(gè)地址。

（4）D與E類地址

D類IP比較特殊，它屬于組播地址，不區(qū)分網(wǎng)絡(luò)號(hào)與主機(jī)號(hào)，用于各種協(xié)議中以及某些特殊場(chǎng)景，后續(xù)會(huì)慢慢熟悉，范圍是224.0.0.0~239.255.255.255。而E類屬于科研方面等方面，不用于互聯(lián)網(wǎng)使用。

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（5）了解網(wǎng)段地址、網(wǎng)段廣播地址、以及單播地址

當(dāng)主機(jī)號(hào)全為0時(shí)，表示某個(gè)網(wǎng)段，叫做網(wǎng)段地址，比如192.168.255.0，表示192.168.255.1到192.168.255.254所有地址，這也是以后在項(xiàng)目中經(jīng)常遇到的表示方法，用于表示某個(gè)網(wǎng)段。

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當(dāng)主機(jī)號(hào)全為1時(shí)，它表示的網(wǎng)段廣播地址，發(fā)往這個(gè)地址的數(shù)據(jù)包，該網(wǎng)段內(nèi)所有主機(jī)都能收到，比如：網(wǎng)段192.168.255.0，廣播地址是192.168.255.255。

所以，在每個(gè)網(wǎng)段中，主機(jī)號(hào)全0的網(wǎng)段地址以及主機(jī)號(hào)全1的廣播地址是不能被使用，每個(gè)網(wǎng)段實(shí)際可用的地址是對(duì)應(yīng)的地址數(shù)-2。

那什么是單播地址呢？每個(gè)網(wǎng)段內(nèi)除去網(wǎng)段地址以及網(wǎng)段廣播地址以外，剩下的就是單播地址，單播地址也就我們終端PC、手機(jī)以及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備路由器、交換機(jī)設(shè)備上使用的地址了，通信雙方就一個(gè)發(fā)送方與接收方，而廣播則是一個(gè)發(fā)送方，其余同網(wǎng)段的主機(jī)都為接收方，但是不會(huì)發(fā)往其他網(wǎng)段，中間三層設(shè)備會(huì)隔離廣播，不會(huì)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。

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（6）二進(jìn)制與十進(jìn)制轉(zhuǎn)換

上面介紹了一大堆地址范圍，可能很多朋友有點(diǎn)犯迷糊，怎么就計(jì)算出這么多的網(wǎng)段跟主機(jī)了，首先，要明白二進(jìn)制與十進(jìn)制的換算。

二進(jìn)制到十進(jìn)制的換算，可以參考上面表格，也可以借助計(jì)算器，采用程序員的模式，輸入對(duì)應(yīng)的數(shù)值即可，其中BIN表示二進(jìn)制，DEC表示十進(jìn)制，HEX表示十六進(jìn)制。

按照上面的表格，把每一段“置1”的數(shù)值相加就得了每一段的十進(jìn)制，最終就是192.168.255.4，這個(gè)是C類地址，因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)號(hào)前三位固定為110，同樣的A與B類的地址，都有前面固定的值，范圍都不一樣，只要知道了固定值的位置，然后就可以計(jì)算出每個(gè)類的范圍。

（7）IP地址分類的好處

• 判斷方便，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備需要解析一個(gè)IP地址的時(shí)候，只需要判斷網(wǎng)絡(luò)位的前四位就可以知道是網(wǎng)絡(luò)號(hào)與主機(jī)地址的范圍。