IP地址（定义、分类、掩码及保留地址）

IP

IP，全称互联网协议地址，是指IP地址，意思是分配给用户上网使用的网际协议（英语：Internet Protocol,IP）的设备的数字标签。常见的IP地址分为IPv4与IPv6两大类。

定义

IP地址是IP协议提供的一种统一的地址格式，它为互联网上的每一个网络和每一台主机分配一个逻辑地址，以此来屏蔽物理地址的差异。

IP协议

IP协议实际上是一套由软件、程序组成的协议软件，它把各种不同**“帧”统一转换成“网协数据包”**格式，这种转换是因特网的一个最重要的特点，使所有各种计算机都能在因特网上实现互通，即具有“开放性”的特点。

1、Internet体系结构
一个TCP/IP互联网提供了三组服务。最底层提供无连接的传送服务为其他层的服务提供了基础。第二层一个可靠的传送服务为应用层提供了一个高层平台。最高层是应用层服务。
　　
2、IP协议： 这种不可靠的、无连接的传送机制称为Internet协议。

3、IP协议三个定义：
　　（1）IP定义了在TCP/IP互联网上数据传送的基本单元和数据格式。
　　（2）IP软件完成路由选择功能，选择数据传送的路径。
　　（3）IP包含了一组不可靠分组传送的规则，指明了分组处理、差错信息发生以及分组的规则。
　　
4、IP数据包：联网的基本传送单元是IP数据包，包括数据包头和数据区部分。
　
5、IP数据包封装：物理网络将包括数据包包头的整个数据包作为数据封装在一个帧中。
　　
6、MTU网络最大传送单元：不同类型的物理网对一个物理帧可传送的数据量规定不同的上界。

7、IP数据包的重组：一是在通过一个网络重组；二是到达目的主机后重组。后者较好，它允许对每个数据包段独立地进行路由选择，且不要求路由器对分段存储或重组。

8、生存时间：IP数据包格式中设有一个生存时间字段，用来设置该数据包在联网中允许存在的时间，以秒为单位。如果其值为0，就把它从互联网上删除，并向源站点发回一个出错消息。

9、IP数据包选项：
　　IP数据包选项字段主要是用于网络测试或调试。包括：记录路由选项、源路由选项、时间戳选项等。
　　路由和时间戳选项提供了一种监视或控制互联网路由器路由数据包的方法。

数据包

“数据包（data packet）”是分组交换的一种形式，就是把所传送的数据分段打成 “包”，再传送出去。但是，与传统的**“连接型”分组交换不同，它属于“无连接型”，是把打成的每个“包”（分组）都作为一个“独立的报文”传送出去，所以叫做“数据包”。在开始通信之前不需要先连接好一条电路，各个数据包不一定都通过同一条路径传输，所以叫做“无连接型”。大大提高了网络的坚固性和安全性**。每个数据包都有报头和报文这两个部分，报头中有目的地址等必要内容，使每个数据包不经过同样的路径都能准确地到达目的地。在目的地重新组合还原成原来发送的数据。这就要IP具有分组打包和集合组装的功能。

在传送过程中，数据包的长度为30000字节(Byte)(1字节=8二进制位)。

ip数据包指一个完整的ip信息，即ip数据包格式中各项的取值范围或规定，如版本号可以是4或者6,ip包头长度可以是20字节-60字节，总长度不超过65535字节，封装的上层协议可以是tcp和udp等。

分片

分片后的IP数据包，只有到达目的地才能重新组装。重新组装由目的地的IP层来完成，其目的是使分片和重新组装过程对传输层（TCP和UDP）是透明的。已经分片过的数据包有可能会再次进行分片（不止一次）。

IP分片原因：链路层具有最大传输单元MTU这个特性，它限制了数据帧的最大长度，不同的网络类型都有一个上限值。以太网的MTU是1500，可以用 netstat -i 命令查看这个值。如果IP层有数据包要传，而且数据包的长度超过了MTU，那么IP层就要对数据包进行分片（fragmentation）操作，使每一片的长度都小于或等于MTU。我们假设要传输一个UDP数据包，以太网的MTU为1500字节，一般IP首部为20字节，UDP首部为8字节，数据的净荷（payload）部分预留是1500-20-8=1472字节。如果数据部分大于1472字节，就会出现分片现象。

地址

格式为：
IP地址=网络地址+主机地址
或
IP地址=网络地址+子网地址+主机地址。

网络地址是因特网协会的ICANN（the Internet Corporation for Assigned Names and Numbers）分配的，下有负责北美地区的InterNIC、负责欧洲地区的RIPENIC和负责亚太地区的APNIC 目的是为了保证网络地址的全球唯一性。主机地址是由各个网络的系统管理员分配。因此，网络地址的唯一性与网络内主机地址的唯一性确保了IP地址的全球唯一性。

网络号：用于识别主机所在的网络；
主机号：用于识别该网络中的主机。

IP地址分为五类，A类保留给政府机构，B类分配给中等规模的公司，C类分配给任何需要的人，D类用于组播，E类用于实验，各类可容纳的地址数目不同。

A、B、C三类IP地址的特征：当将IP地址写成二进制形式时，A类地址的第一位总是0，B类地址的前两位总是10，C类地址的前三位总是110。

A类地址

（1）A类地址第1字节为网络地址，其它3个字节为主机地址。它的第1个字节的第一位固定为0.

（2）A类地址网络号范围：0.0.0.0—127.0.0.0 地址范围0.0.0.0到127.255.255.255

（3）A类地址中的私有地址和保留地址：
① 10.X.X.X是私有地址（所谓的私有地址就是在互联网上不使用，而被用在局域网络中的地址）。
范围（10.0.0.0—10.255.255.255）
② 127.X.X.X是保留地址，用做循环测试用的。

B类地址

（1） B类地址第1字节和第2字节为网络地址，其它2个字节为主机地址。它的第1个字节的前两位固定为10.

（2） B类地址网络号范围：128.0.0.0—191.255.0.0。地址范围128.0.0.0到191.255.255.255。

（3） B类地址的私有地址和保留地址
① 172.16.0.0—172.31.255.255是私有地址
② 169.254.X.X是保留地址。如果你的IP地址是自动获取IP地址，而你在网络上又没有找到可用的DHCP服务器。就会得到其中一个IP。
191.255.255.255是广播地址，不能分配。

C类地址

（1）C类地址第1字节、第2字节和第3个字节为网络地址，第4个字节为主机地址。另外第1个字节的前三位固定为110。
（2）C类地址网络号范围：192.0.0.0—223.255.255.0。地址范围 192.0.0.0到223.255.255.255
（3）C类地址中的私有地址：
192.168.X.X是私有地址。（192.168.0.0—192.168.255.255)

D类地址

（1） D类地址不分网络地址和主机地址，它的第1个字节的前四位固定为1110。
（2） D类地址范围：224.0.0.0—239.255.255.255

E类地址

（1） E类地址不分网络地址和主机地址，它的第1个字节的前五位固定为11110。
（2） E类地址范围：240.0.0.0—255.255.255.254
IP地址如果只使用ABCDE类来划分，会造成大量的浪费：一个有500台主机的网络，无法使用C类地址。但如果使用一个B类地址，6万多个主机地址只有500个被使用，造成IP地址的大量浪费。因此，IP地址还支持VLSM技术，可以在ABC类网络的基础上，进一步划分子网。

无类地址

除ABCDE以外的IP地址段划分方式，如：192.168.1.0 255.255.255.252等分成C段划分的地址

掩码

为了标识IP地址的网络部分和主机部分，要和地址掩码（Address Mask）结合，掩码跟IP地址一样也是32 bits，用点分十进制表示。IP地址网络部分对应的掩码部分全为“1”，主机部分对应的掩码全为“0”。

缺省状态下，如果没有进行子网划分，A类网络的子网掩码为255.0.0.0，B类网络的子网掩码为255.255.0.0，C类网络的子网掩码为255.255.255.0。利用子网，网络地址的使用会更加有效。

有了子网掩码后，IP地址的标识方法如下：
例：192.168.1.1 255.255.255.0或者标识成192.168.1.1/24（掩码中“1”的个数）

保留地址

一、0.0.0.0

严格说来，0.0.0.0已经不是一个真正意义上的IP地址了。它表示的是这样一个集合：所有不清楚的主机和目的网络。这里的“不清楚”是指在本机的路由表里没有特定条目指明如何到达。对本机来说，它就是一个“收容所”，所有不认识的“三无”人员，一 律送进去。如果你在网络设置中设置了缺省网关，那么Windows系统会自动产生一个目的地址为0.0.0.0的缺省路由。

二、255.255.255.255

限制广播地址。对本机来说，这个地址指本网段内(同一广播域)的所有主机。如果翻译成人类的语言，应该是这样：“这个房间里的所有人都注意了！”这个地址不能被路由器转发。

三、127.0.0.1

本机地址，主要用于测试。用汉语表示，就是“我自己”。在Windows系统中，这个地址有一个别名“Localhost”。寻址这样一个地址，是不能把它发到网络接口的。除非出错，否则在传输介质上永远不应该出现目的地址为“127.0.0.1”的 数据包。

四、224.0.0.1

组播地址，注意它和广播的区别。从224.0.0.0到239.255.255.255都是这样的地址。224.0.0.1特指所有主机，224.0.0.2特指所有路由器。这样的地址多用于一些特定的程序以及多媒体程序。如果你的主机开启了IRDP (Internet路由发现协议，使用组播功能)功能，那么你的主机路由表中应该有这样一条路由。

五、169.254.x.x

如果你的主机使用了DHCP功能自动获得一个IP地址，那么当你的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，Wingdows系统会为你分配这样一个地址。如果你发现你的主机IP地址是一个诸如此类的地址，很不幸，十有八九 是你的网络不能正常运行了。

六、10.x.x.x、172.16。x。x～172.31。x。x、192.168。x。x

私有地址，这些地址被大量用于企业内部网络中。一些宽带路由器，也往往使用192.168.1.1作为缺省地址。私有网络由于不与外部互连，因而可能使用随意的IP地址。保留这样的地址供其使用是为了避免以后接入公网时引起地址混乱。使用私有地址的私 有网络在接入Internet时，要使用地址翻译(NAT)，将私有地址翻译成公用合法地址。在Internet上，这类地址是不能出现的。

对一台网络上的主机来说，它可以正常接收的合法目的网络地址有三种：本机的IP地址、广播地址以及组播地址。