24、特殊的IP地址

前面我们讲到了网络层，介绍了IP地址的概念以及标准的分类，在此基础上，我们进一步学习几种特殊的IP地址。

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特殊IP地址

先来简单回顾一下上节的不同类的IP地址的范围：

A类地址：前8位是网络位，后24位是主机位，网络号范围是1~126，能容纳（2^24）-2台主机。

B类地址：前16位是网络位，后16位是主机位，网络号范围是128~191，能容纳 65534 台主机。

C类地址：前24位是网络位，后8位是主机位，网络号范围是192~223，能容纳 254 台主机。

D类地址：网络号范围224~239，专门用于组播。

E类地址：网络号范围240~254，保留不用。

上节我们以A类地址为例，解释了为什么网络号范围是从1~126，而不是从0~127，这是因为一个IP地址的网络号为全0、主机号为全0、网络号为全1、主机号为全1，以及特殊的127，这些情况都是有特殊作用的。

本主机地址

如果一个IP地址的网络号和主机号全为0，也就是0.0.0.0，这代表的是“本网络上的本主机”，也就是这台主机本身，全0的IP地址是在一开始申请DHCP的时候会用到，我们以后讲到DHCP会详细介绍，在这里只需简单知道一下。

本网广播

本网广播也称为全向广播。如果一个IP地址的网络号和主机号全为1，也就是255.255.255.255，这代表“本网广播”，也就是向本网络上所有主机广播信息，本网络上所有主机都会收到。另外，在这需要补充的是，地址全为1代表本网广播这个规则，在MAC地址中也适用。也就是说，全向广播包括了二层广播和三层广播，二层广播MAC地址就是FF-FF-FF-FF-FF-FF。

网段地址

如果一个IP地址只有主机号是全0，就代表的是一个网段，或者叫网络地址，比如192.168.1.0，观察网络号范围可以看出这是一个C类地址，当说到某某主机处在192.168.1.0网段，我们就应该直到此主机的IP地址应该是在192.168.1.1~192.168.1.254之间的一个IP地址。为什么不能包含192.168.1.255，是因为255的二进制是11111111，这样主机号就全为1了，主机号全为1是用于定向广播。

定向广播

如果一个IP地址只有主机号是全1，代表的是在某网段内的定向广播，也叫广播地址，比如192.168.0.255，这是一个C类地址，最后的255是全1主机号，这就代表只在192.168.0.0这个网段上广播；再比如172.16.255.255，这是一个B类地址，最后的255.255是全1主机号，这就代表在172.16.0.0这个网段上广播。

两种广播的区别

我们了解到，全向广播和定向广播两者区分的方法，就是看目的IP地址是全为255，还是只有主机号为255。但是，有好多同学在实际看网络拓扑图的时候，还是分不清两者的区别。我们以下面这张拓扑图为例来解释：

在这张拓扑图中，路由器连接了两个局域网LAN1和LAN2，网络地址分别为192.168.1.0和192.168.2.0。

假设网络LAN1中，PC1发送了一个目的地址为255.255.255.255的全向广播包，那么在整个LAN中所有的网络接口都会收到这个包，包括PC2会收到，路由器也会收到。那么，如果PC1发送的是一个目的地址为192.168.1.255的定向广播包呢？其实结果还是一样的，还是PC2和路由器会收到。这样看来，全向和定向广播好像没有什么区别。这是因为，两者广播的对象恰好是同一个网络。

而如果是这样的情境：PC1发送一个目的地址为192.168.2.255的定向广播包时，这时候这个广播包将会由路由器发往LAN2网络，LAN2网络的PC3和PC4将会收到这个广播。这就是两者之间的区别，也就是说，全向广播包只在本网络里面进行广播，而定向广播包则可以指定往哪个网络进行广播。

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回环地址

经过了上面的解释，我们就能理解为什么每类IP地址的网络号和主机号范围都要掐头去尾了，因为全0代表网络地址，全1代表主机地址。

下面，我们再来看，A类地址最大开头是126，B类地址最大开头是128，中间隔了一个127，这个127开头在网络中是一个非常特殊的地址，127.0.0.1，它被称为“回环地址”，它的功能是用来做网络连通性测试的。

我们在进行网络测试的时候，如果发现网络不通，首先先要排除硬件的问题（看看电脑和网线的插口是不是有松动，网线是不是断裂，网线插头是否损坏等问题），排除了网线问题以后，如果网络还是不通，打开电脑的CMD命令窗口，使用ping 127.0.0.1命令测试本机网卡是否正常工作、测试本机的TCP/IP模块是否安装正确。（如果此时ping的结果正常，没有发现故障原因，那就还需找其他部分的原因）。

ping命令是网络测试常用的命令，测试网络的连通性，可以用ping 127.0.0.1来测试本机的网卡和TCP/IP模块是否正常工作，还可以ping一个具体的其他主机的IP地址，测试本机与其他主机是否是连通的， 还可以ping一些熟知的网站的域名，比如ping www.baidu.com，可用来测试本机与外网是否连通。

关于ping命令，也是一个需要详细学习的命令，可以说它是网络人员必会的一个工具，后面我们会单独学习一节命令，比如ping、netstat、tracert等等，但是这些必须要在学习了IP数据包结构之后再学习，此处只需要知道127.0.0.1这个特殊地址的作用是“回环测试”即可。

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本节我们学习了这些特殊的IP地址，把IP地址的基础内容做了完善，下一节我们讲解IP地址与MAC地址的转换——ARP协议的相关内容。

参考资料：杨英鹏《计算机网络原理与实践》