TCP/IP入门(三)：IP地址相关知识详解
2018年05月19日 22:27:42 学海一乌鸦 阅读数 233
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IP地址的基础知识
1.IP地址的定义
2.IP地址组成
3.IP地址的分类
4.广播地址
5.子网掩码
6.CIDR与VLSM
7.全局地址与私有地址
8.参考
IP地址的基础知识
在使用TCP/IP通信时，用IP地址识别主机和路由器。完了保证正常通信，有必要为每个设备配置正确的IP地址。在互联网通信中，全世界都必须设定正确的IP地址，否则，根本无法实现正常的通信。
因此，IP地址就像是TCP/IP通信的一块基石。
1.IP地址的定义
IP地址(IPv4地址)由32位整数表示。TCP/IP通信要求讲这样的IP地址分配给每一个参与通信的主机。IP地址在计算机内部以二进制方式被处理。
2^32大约为43亿。
实际上，IP地址并非根据主机台数来配置的，而是每一台主机上的每一块网卡(NIC)都得配置IP地址。通常，一块网卡只设置一个IP地址，其实一块网卡也可以配置多个IP地址，此外，一台路由器通常会配置两个及以上的网卡，因此可以配置两个以上的IP地址。
2.IP地址组成
IP地址由网络标识(网络地址)和主机标识 (主机地址)两部分标识组成。
192.168.128.10/24 中的/24 表示从第1位开始到24位属于网络标识，即192.168.128 都属于网络标识。
网络标识在数据链路的每个段配置不同的值。网络标识必须保证相互连接的每个段的地址不相重复。而相同段内相连的主机必须有相同的网络地址，IP地址的“主机标识”则不允许在同一网段内重复出现。
因此，可以通过设置网络地址和主机地址，在相互连接的整个网络中保证每台IP主机的IP地址都不会相互重复，保证了IP地址的唯一性。
3.IP地址的分类
IP地址分为四个级别，分别为A类、B类、C类、D类。它根据IP地址中从第1位到第4位的比特列对其网络标识和主机标识进行划分。
A类地址
A类地址是首位以“0”开头的地址，从第1位到第8位是它的网络标识。十进制表示的话，0.0.0.0~127.0.0.0是A类地址的网络地址。
B类地址
B类地址前两位为“10”的地址，从第1位到第16位是它的网络标识。十进制表示为，128.0.0.0~191.255.0.0是B类地址的网络地址。
C类地址
C类地址前三位为“110”的地址，从第1位到第24位是它的网络标识，十进制表示为，192.0.0.0~239.255.255.0是C类地址的网络地址。因此，一个网段内可以容纳的主机地址上限为254个。
D类地址
D类地址前四位为“1110”的地址，从第1位到第32位是它的网络标识，十进制表示为，224.0.0.0~239.255.255.255是D类的网络地址，D类地址没有主机标识，常被用于多播。
关于IP分配主机地址的注意事项
用比特位表示主机地址的时候，不可以全部为0或者全部为1，因为全部为0表示对应的网络地址或者IP地址不可获知。而全部为1的主机地址通常作为广播地址。
这也是C类地址每个网段最多只能有254(2^8-2)个主机地址的原因
4.广播地址
广播地址用于在同一链路中相互连接的主机之间发送数据包。将IP地址中的主机地址部分全部设置为1，就成了广播地址。
例如，172.20.0.0/16用二进制表示如下
10101100.00010100.00000000.00000000 (二进制)
主机部分全部改为1，则形成广播地址：
10101100.00010100.11111111.11111111 (二进制)
转为十进制：172.20.255.255
两种广播
广播分为：本地广播和直接广播两种。
在本网络内的广播叫做本地广播，例如网络地址为192.168.0.0/24的情况下，广播地址是192.168.0.255.因为这个广播地址IP包会被路由器屏蔽，所以不会到达192.168.0.0/24以外的其他链路上。
在不同地址之间的广播叫做直接广播。例如网络地址为192.168.0.0/24的主机地址向192.168.1.255/24的目标地址发送IP包。收到这个包的路由器，将数据转发给192.168.1.0/24，从而使所有192.168.1.1~192.168.1.254的主机都能接收到这个包。
5.子网掩码
简单的ABCD分类容易造成浪费。
定义：
现在，一个IP地址的网络标识和主机标识已不再受限于该地址的类别，而是一个叫做子网掩码 的识别码通过子网网络地址细分出比A类、B类、C类更小粒度的网络，这种方式实际上就是将原来A类、B类、C类等主机地址部分的用作子网地址，可以将原网络分为多个物理网络的一种机制。
规则：
自从引入了子网以后，一个IP地址就有了两种识别码。一种是IP地址本身，一中是表示网络部的子网掩码。
子网掩码 用二进制方式来表示，也是32位的数字，它对应IP地址网络标识部分的为全部为“1”，对应IP地址主机标识的部分则全部为“0” 。
由此，一个IP地址可以不再受限于自己的类别，而是可以用这样的子网掩码自由地定位自己的网络标识长度。
表示方式：以172.20.100.52的前26位是网络地址的情况为例。
将IP地址和子网掩码的地址分别用两行来表示
在每一个IP地址后面追加网络地址的位数用/隔开
子网掩码可以灵活的指定网络标识的长度
6.CIDR与VLSM
主要是用来缓解全局IP地址不够用的情况。
CIDR（无类型域间选路）
放弃IP地址的分类，采用任意长度分割IP地址的网络标识和主机标识
根据CIDR，连续多个C类地址就可以划分到一个较大的网络内。
VLSM（可变长子网掩码）
根据VLSM可以将网络地址划分为主机数为500个时子网掩码长度为/23，主机数为50个时子网掩码长度为/26。
7.全局地址与私有地址
为了解决IP地址不足的问题，不要求每一台主机或路由器分配一个固定的IP地址，而是在必要的时候只为相应数量的设备分配唯一的IP地址。
私有网络的IP如下，在此之外的Ip地址称为全局IP。
现在很多学校、家庭、公司内部正采用每个终端设置私有IP，而在路由器或者必要的服务器上面设置全局IP，如果配有私有IP的地址联网时，则通过NAT进行通信。
全局IP地址基本上要在整个互联网范围内保证唯一，但是私有地址不需要。只要在同一个域里保证唯一即可。在不同域里出现相同的私有IP不会影响使用。
由此，私有IP地址结合NAT技术已经成为现在解决IP地址分配问题的主流方案。