IP地址的格式与分类

为什么要有IP地址呢？
Internet连接着数千万台计算机，无论是发送E-mail、浏览WWW网页、下载文件还是进行远程登陆，计算机之间都要交流信息，就是必须有一种方法来识别它们。Internet上的每一台计算机都有一个惟一的标识，即Internet Protocol地址（IP地址）。
Internet上的每一台主机均被分配了唯一的一个由32位二进制数码组成的地址—IP地址，它定义了基于TCP/IP协议的计算机和网络所使用的网络地址。
在Internet的计算机和网络设备内部，IP地址是由一串0、1组成的二进制数字串，但为了便于Internet用户和管理者使用，IP地址采用我的熟悉的十进制数表示。在十进制表示中，IP地址由四个数组成，每个数可取值0～255，每组数之间用一个点号“.”分开。例如190.96.0.97就是一个有效的IP地址，而266.35.43.6 则是一个无效的IP地址，因为266大于255。
互联网上的IP地址统一由一个叫IANA(Internet Assigned Numbers Authority，互联网网络号分配机构)的组织来管理。根据用途和安全性级别的不同，IP地址还可以大致分为两类：公共地址（public IP address）和私有地址（private IP address，也译作保留地址）。公用地址在Internet中使用，可以在Internet中随意访问。私有地址只能在内部网络中使用，只有通过代理服务器才能与Internet通信。公有IP地址由Inter NIC(Internet Network Infomation Center 因特网信息中心）负责。这些IP地址分配给注册并向其提出申请的组织或机构。

1. IP地址概念
   为使接入因特网的计算机在通信时能互相识别，IP协议规定每台入网的计算机都必须有一个唯一的网络地址。
   IP地址组成： IP地址 = 网络号+主机号
   网络地址 （网络号 net-id）网络地址表示其属于互联网的哪一个网络 网络号在前
   主机地址 （主机号host-id）主机地址表示其属于该网络中的哪一台主机 主机号在后 abcde类里各不同
   四段组成：每个字段是一个字节，8位，最大值是255（十进制是255，二进制是11111111，通常用十进制表示）
   
   IPv4 Internet Protocol Version 4 （互联网协议第4版） 32位，4个字节. 每个字节有2的8次方个，共2
   的32次方个地址。当然还要细分里面特殊的 保留的等等。。
   IPv6 Internet Protocol Version 6 （互联网协议第6版） 128位 2的128次方个地址 10的后面有38个0
   格式 X.X.X.X x<255

IP地址根据网络号和主机号来分：分为A、B、C三类及特殊地址D、E。
全0和全1的都保留不用。全零（“0．0．0．0”）地址对应于当前主机, 表示该地址是本地宿主机，不能传送。
0.0.0.0 次地址一般用于路由器的默认转发项。
全“1”的IP地址（“255．255．255．255”）是当前子网的广播地址
（根据左边第一段判断网络类型 <127是A类，127

公共地址（public IP address）
A类 1.X.X.X （1.0.0.0 - 126.255.255.254）
该类IP地址的最前面为“0”，但不用。所以地址的网络号取值于1~126之间,主机号有3个字节可用
（默认子网掩码：255.0.0.0或 0xFF000000）
（第一个字节是网络号，后3个是主机号）
一般用于大型网络
127.0.0.1 回送地址，指本地机，用来回环测试使用。 127.0.0.1 – 127.255.255.254 这段都回环
127这段，不属于A类。不用做ip
回送地址（127.x.x.x）是本机回送地址（Loopback Address），即主机IP堆栈内部的IP地址，主要用于网络软件测试以及本地机进程间 通信，无论什么程序，一旦使用回送地址发送数据，协议软件立即返回，不进行任何网络传输。这个地址通常分配给 loopback 接口。loopback 是一个特殊的网络接口(可理解成虚拟网卡)，用于本机中各个应用之间的网络交互。只要操作系统的网络组件是正常的，loopback 就能工作。Windows 中看不到这个接口
（拓展： 127和localhost、本机IP三者区别 ：： 127.0.0.1 本机地址，是绑定在 loopback 接口上的地址. 是通过网卡传输的，它依赖网卡，并受到网络防火墙和网卡相关的限制。（如果服务端套接字绑定在它上面，你的客户端程序就只能在本机访问.）
localhost 本地服务器 是一个域名 是不经网卡传输的，它不受网络防火墙和网卡相关的的限制。（不能直接绑定套接字，必须先gethostbyname转成IP才能绑定。）
本机IP 确切地说，“本机地址”并不是一个规范的名词。通常情况下，指的是“本机物理网卡所绑定的网络协议地址”。由于目前常用网络协议只剩下了IPV4，IPX/Apple Tak消失了，IPV6还没普及，所以通常仅指IP地址甚至ipv4地址
在延伸： localhost不能访问但127.0.0.1可以访问的问题，究其原因，很可能是localhost访问时，系统带的本机当前用户的权限去访问，而用ip的时候，等于本机是通过网络再去访问本机，可能涉及到网络用户的权限。另外，我们现在也应该明白了一个道理，那就是一般设置程序时本地服务用localhost是最好的，localhost不会解析成IP，也不会占用网卡、网络资源。
ping 127.0.0.1来测试本机TCP/IP是否正常。
….）
B类 128.1.X.X （128.1.0.0 - 191.255.0.0）
10开头，二进制。。。。
（默认子网掩码：255.255.0.0或0xFFFF0000）
前两个字节为网络号，后两个字节为主机号。
该类IP地址的最前面为“10”，所以地址的网络号取值于128~191之间。
一般用于中等规模网络。
169.254.x.x 在路由器不能上网，而电脑设置DHCP时自动获取了此地址范围的一个IP，导致与路由器都不在一个网段内。。。当DHCP服务器发生故障，或响应时间太长而超出了一个系统规定的时间，Windows系统会为你分配这样一个地址。

C类 192.0.1.X （192.0.1.0 - 223.255.255.0）
100开头，二进制。。。。
（子网掩码：255.255.255.0或 0xFFFFFF00
前三个字节为网络号，最后一个字节为主机号。
该类IP地址的最前面为“110”，所以地址的网络号取值于192~223之间。
一般用于小型网络。

D类 广播地址 224.0.0.1 – 239.255.255.254
1110 0000（224） 开头，所以地址的网络号取值于224~239之间。一般用于多路广播用户

E类 保留地址 240.0.0.1 – 255.255.255.254
（ 255.255.255.255作为广播地址）
“1111”开头，所以地址的网络号取值于240~255之间

私有地址（private IP address，也译作保留地址）
为了便于内网访问，A B C类地址还留出了一部分私有地址作为内网地址供内网访问。具有内网ip的物理机可以通过. 至于选择哪类私有地址，要根据内网的规模了。A B C 类内网规模依次减小。
A类私有IP地址： 10.0.0.0～10.255.255.255
B类私有IP地址： 172.16.0.0～172.31.255.255
C类私有IP地址： 192.168.0.0～192.168.255.255

公共 A (0000, 1000)/8 [1, 128)
B [1000, 1100)/16 [128, 192)
C [1100, 1110)/24 [192, 224)
D(多播) [1110, 1111) [224, 240)
E(保留) [1111, 1111] [240, 255)
私有
A 10.x.x.x/8 1
B 172.16-32.x.x/16 16
C 192.168.x.x/24 255
2.子网掩码
每个IP地址都分割成网络号和主机号两部分，以便于IP地址的寻址操作。IP地址的网络号和主机号各是多少位呢？如果不指定，就不知道哪些位是网络号、哪些是主机号，这就需要通过子网掩码来实现。
子网掩码的设定必须遵循一定的规则。与二进制IP地址相同，子网掩码由1和0组成，且1和0分别连续。子网掩码的长度也是32位，左边是网络位，用二进制数字“1”表示，1的数目等于网络位的长度；右边是主机位，用二进制数字“0”表示，0的数目等于主机位的长度。这样做的目的是为了让掩码与ip地址做AND运算时用0遮住原主机数，而不改变原网络段数字，而且很容易通过0的位数确定子网的主机数（2的主机位数次方-2，因为主机号全为1时表示该网络广播地址，全为0时表示该网络的网络号，这是两个特殊地址）。只有通过子网掩码，才能表明一台主机所在的子网与其他子网的关系，使网络正常工作。
子网掩码不是一个地址，但是可以确定一个网络层地址哪一部分是网络号，哪一部分是主机号，1 的部分代表网络号，掩码为0的部分代表主机号。子网掩码的作用就是获取主机 IP的网络地址信息，用于区别主机通信不同情况，由此选择不同路由。根据子网掩码格式可以发现，子网掩码有：0.0.0.0；255.0.0.0；255.255.0.0；255.255.255.0；255.255.255.255五种，其中A类地址的默认子网掩码为255.0.0.0；B类地址的默认子网掩码为255.255.0.0；C类地址的默认子网掩码为：255.255.255.0。
知识延伸
IPV4和IPV6
现有的互联网是在IPv4协议的基础上运行的。IPv6是下一版本的互联网协议，也可以说是下一代互联网的协议，它的提出最初是因为随着互联网的迅速发展，IPv4定义的有限地址空间将被耗尽，而地址空间的不足必将妨碍互联网的进一步发展。为了扩大地址空间，拟通过IPv6以重新定义地址空间。IPv4采用32位地址长度，只有大约43亿个地址，而IPv6采用128位地址长度，几乎可以不受限制地提供地址。按保守方法估算IPv6实际可分配的地址，整个地球的每平方米面积上仍可分配1000多个地址。在IPv6的设计过程中除解决了地址短缺问题以外，还考虑了在IPv4中解决不好的其它一些问题，主要有端到端IP连接、服务质量（QoS）、安全性、多播、移动性、即插即用等。
与IPv4相比，IPv6主要有如下一些优势。
第一，明显地扩大了地址空间。IPv6采用128位地址长度，几乎可以不受限制地提供IP地址，从而确保了端到端连接的可能性。
第二，提高了网络的整体吞吐量。由于IPv6的数据包可以远远超过64k字节，应用程序可以利用最大传输单元（MTU），获得更快、更可靠的数据传输，同时在设计上改进了选路结构，采用简化的报头定长结构和更合理的分段方法，使路由器加快数据包处理速度，提高了转发效率，从而提高网络的整体吞吐量。
第三，使得整个服务质量得到很大改善。报头中的业务级别和流标记通过路由器的配置可以实现优先级控制和QoS保障，从而极大改善了IPv6的服务质量。
第四，安全性有了更好的保证。采用IPSec可以为上层协议和应用提供有效的端到端安全保证，能提高在路由器水平上的安全性。
第五，支持即插即用和移动性。设备接入网络时通过自动配置可自动获取IP地址和必要的参数，实现即插即用，简化了网络管理，易于支持移动节点。而且IPv6不仅从IPv4中借鉴了许多概念和术语，它还定义了许多移动IPv6所需的新功能。
第六，更好地实现了多播功能。在IPv6的多播功能中增加了“范围”和“标志”，限定了路由范围和可以区分永久性与临时性地址，更有利于多播功能的实现。