IP的基础知识

IPv4 基础知识

IP 地址可以分成两种不同的形式，分别为 IPv4 和 IPv6。

IPv6理论上可以提供数量达2的128次方的IP地址，相比IPv4的42亿个IP地址，IPv6的地址数量几乎可以“为全世界的每一粒沙子编上一个网址”

IPv4 地址是一段由四组数字组成的整体，每组数字中间使用点来隔开，每组数字我们又称其为八位字节，原因是，我们把每组数字都以八位形式的二进制来表示，例如 0 = 0000 0000、255 = 1111 1111 等而因为它由四组数字组成，因此我们可以将其分成四组独立的八位字节。
IP 地址的四组数字均是由从 0 ~ 255 的数字组成，不可超过这个范围，其二进制数表示形式为：00000000 ~ 11111111。因此一个正确的 IP 地址除了可以使用阿拉伯数字表示，同样可以采用二进制数表示。
而 00000000 ~ 11111111 或 0 ~ 255 这个地址范围，我们称其为 IP 空间。
IP 地址可以代表 「两个地址」 ，一个是 Host Address 也就是主机地址，另一个是 Network Address 也就是网络地址
拿 172.16.0.1 这个IP地址举例：其中 172.16 是网络地址，而后面的 0.x 是主机地址
以 172.16 开头的主机在同一个网络中，右侧以 172.17 开头的主机在另一个网络中。这是两个不同的网络，它们之间不能直接进行沟通！但是在同一网络中的设备可以进行通信，如果有新的设备加入，只需要将地址设置为 172.16 或 172.17 即可。如果想要实现两个网段之间的通信，则需要借助路由器来实现。

Internet 协议创立之初 IP地址的第一组数字第一个八位位组，始终代表网络地址；而随后的三个数字后三个八位位组，用于主机。这意味着，我们最多只能拥有 0~255 即 256 个网络空间，每个网络空间可以拥有 1600 万台主机，随着互联网的飞速发展，各个国家、各个地区都需要使用到网络空间，此时，256 个网络空间显然是不够的。因此在 1981 年时，Internet 就引入了一种全新的方法，将整个 IP 空间从 A 到 E 划分成了五个类别。
Five Classes
A: Devices
B: Devices
C: Devices
D: Multicast
E: Reserved
其中 A、B 和 C 类应用于设备寻址（也就是我们的电脑、打印机等设备可通过这类地址发现彼此）；D 类用于组播（源主机分发信息到多台其他机器）；E 类属于保留地址（特殊使用）。因此，A、B 和 C 类地址属于我们现在需要考虑的部分。

  1. A类
    A 类 IP 地址第一个八位位组是网络空间，后三个八位位组是地址空间；虽然拥有很少的网络空间，但是却拥有庞大的主机空间。这里需要注意的是，A 类地址八位位组中的第一位始终为 0 固定位，剩下的 7 位可供给我们进行分配，因此，我们只有 0~127 即 128 个网络空间可供分配，网络空间从 0.0.0.0 ~ 127.0.0.0。
    由于第一个八位位组以 0 和 127 开头的网络空间是要用作保留的，所以实际可供分配网络空间为 126 个，其网络空间IP地址为 1.0.0.0 ~ 126.0.0.0。每个空间可供分配主机为16777216 台（2的24次方=16777216）。

  2. B类
    B 类网络适用于中等数量主机的情况，前两个八位位组用于网络空间划分，后面两个则用于主机地址划分，网络的前两个位始终为 1 和 0（10000000）即 128，可供我们设置的有 14 位，也就是 16384 个网络空间（2 的 14 次方=16384），其网络空间 IP 为 128.0.0.0 ~ 191.255.0.0，每个网络空间可以拥有 65536 台主机（2 的 16 次方=65536）。

  3. C类
    C 类网络属于小型网络，这类网络IP地址的前三个数字为网络地址，最后一个是主机地址，且第一个八位位组的前三位固定位110（11000000）即 192，可供我们设置的有 21 位，也就是 2097152 个网络空间（2的21次方），其网络空间 IP 为 192.0.0.0~223.255.255.0，每个网络空间可以有 256（2的8次方）台主机。

A、B 和 C 类 IP 地址的网络空间范围：
A 类 IP 地址：0.0.0.0 ~ 127.0.0.0
B 类 IP 地址：128.0.0.0 ~ 191.255.0.0
C 类 IP 地址：192.0.0.0 ~ 223.255.255.0

无类网络和子网划分
随着互联网的飞速发展，IP 地址渐渐的又不够用了，在 1993 年，引入了一种新的方法，称为无类别域间路由（Classless Inter-Domain Routing）简称 CIDR。

以前通过查看IP的前几位来识别 IP 地址类别，知道该 IP 类别后，就知道了 IP 中的哪一部分用于网络，哪一部分用于主机；但是现在，需要引入一种全新的概念——子网划分。

  1. 子网掩码
    子网掩码同样由 4 个八位位组组成，与 IP 地址如出一辙；255.255.0.0 就是 172.16.3.4 的子网掩码。
    子网掩码的每一位都与 IP 地址对齐，例如 172 与第一个 255 对齐，16 与第二个 255 对齐，可以发现，子网掩码设置为 255 的位，即为网络地址，设置位 0 的位，即为主机地址。
    有了这样一个概念，我们就可以通过子网掩码很快的得知 IP 地址属于哪一类网络。

若子网掩码设置为 255.0.0.0 则为 A 类网络；255.255.0.0 则为 B 类网络；255.255.255.0 则为 C 类网络

  1. 子网划分
    将大型网络分解为小型网路的能力，称之为子网划分，假设拥有一个 172.16.0.0 的网络空间，子网掩码为 255.255.0.0，这意味着可以在该网络空间布置 6.5 万台主机