IP分类

IP地址及其记法

我们把整个因特网看成为一个单一的、抽象的网络。IP地址就是给每个连接在因特网上的主机（或路由器）分配一个在全世界范围是唯一的32位的标识符。

ip地址的点分十进制记法



IP地址的编址方法

分类的IP地址:这是最基本的编址方法，在1981年就通过了相应的标准协议。

子网的划分:这是对最基本的编址方法的改进，其标准[RFC950]在1985年通过。

构成超网:这是比较新的无分类编址方法。1993年提出后很快就得到推广应用。

分类IP地址

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类用于多播（也称为组播），E类用于实验，各类可容纳的地址数目不同。
每一类地址都由两个固定长度的字段组成，其中一个字段是网络号net-id，它标志主机（或路由器）所连接到的网络，而另一个字段则是主机号host-id，它标志该主机（或路由器）。因此两级的IP地址可以记为：IP地址={
<网络号>,<主机号>} 。

网络地址是因特网协会的ICANN（theInternet
Corporation for Assigned Names andNumbers）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。



很有意思，A，B，C类地址的网络号分别占1，2，3个字节，主机号分别占了3，2，1个字节。另外，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。

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：公用地址和私有地址。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，在因特网中的所有路由器对目的地址是专用地址的数据报一律不进行转发，只有通过代理服务器使用网络地址转换或者端口映射技术才能与Internet通信，而且私有地址可以由机构内部自行分配，不需要向因特网管理机构申请，但不能为网络设备分配。私有地址的分配是在RFC1918文档中，想进一步了解的可以看一下这个文档。

A类地址是从07个024个0 -
0 7个124个1，其中的的私有地址和保留地址分别为:

①10.X.X.X是私有地址，范围:10.0.0.0---10.255.255.255，共有2的24次方个地址。

②127.X.X.X是保留地址，用做循环测试。

B类地址的范围是从1014个016个0-
10 14个116个1，其中的私有地址和保留地址分别是：

①172.16.0.0---172.31.255.255是私有地址，共有2的20次方个地址。

②169.254.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地址。

注:191.255.255.255是广播地址，不能分配。

C类地址的范围为11021个08个0-
110 21个18个1，其中的私有地址为：192.168.X.X，即192.168.0.0---192.168.255.255，共有2的16次方个地址。无保留地址。

D类地址用于多播（也称为组播）。组播地址常用于一些多媒体程序中。

（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 其中224.0.0.1特指所有主机，224.0.0.2特指所有路由器。

E类地址用于实验。

（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

特殊地址

在IP地址空间中有一些特殊的地址，这里特别说明一下：

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，Windows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。

受限广播地址

若一个IP地址的2进制数全为1，也就是255.255.255.255，则这个地址用于定义整个互联网。如果设备想使IP数据报被整个Internet所接收，就发送这个目的地址全为1的广播包。但这样会给整个互联网带来灾难性的负担，因此网络上的所有路由器都阻止具有这种类型的分组被转发出去，使这样的广播仅限于本地网段。

直接广播地址

一个网络中HostID全为1的地址的地址为直接广播地址。主机发送IP数据报到这样的地址，路由器会转发数据报到本网络上的所有主机。但要注意：这个地址在IP数据报中只能作为目的地址。另外，直接广播地址使一个网段中可分配给设备的地址数减少了1个。

源IP地址

若IP地址全为0，也就是0.0.0.0，则这个IP地址在IP数据报中只能用作源IP地址，这发生在当设备启动时但又不知道自己的IP地址情况下。用户主机为了获得一个可用的IP地址，就给DHCP服务器发送IP分组，并用这样的地址作为源地址，目的地址为255.255.255.255（因为主机这时还不知道DHCP服务器的IP地址）。

NetID为0的IP地址

当某个主机向同一网段上的其他主机发送报文时就可以使用这样的地址，分组也不会被路由器转发。比如12.12.12.0/24这个网络中的一台主机12.12.12.2/24在与同一网络中的另一台主机12.12.12.8/24通信时，目的地址可以是0.0.0.8。

环回地址

127网段的所有地址都称为环回地址，主要用来测试网络协议是否工作正常的作用。比如使用ping127.0.0.1就可以测试本地TCP/IP协议是否已正确安装。另外一个用途是当客户进程用环回地址发送报文给位于同一台机器上的服务器进程,我在测试自己写的API的时候就常常这么做。

划分子网

1.从两级IP地址到三级IP地址

两级IP地址空间的利用率有时很低，而且两级的IP地址不够灵活。

从1985年起在IP地址中又增加了一个“子网号字段”，使两级的IP地址变成为三级的IP地址。这种做法叫作划分子网(subnetting)。划分子网只是把IP地址的主机号host-id这部分进行再划分，而不改变IP地址原来的网络号net-id。划分子网纯属一个单位内部的事情，单位对外仍然表现为没有划分子网的网络。从主机号借用若干个位作为子网号subnet-id，而主机号host-id也就相应减少了若干个位。

因此，三级IP地址 = {<网络号>,<子网号>,<主机号>}。划分子网已成为因特网的正式标准协议。

2.子网掩码

从一个IP数据报的首部并无法判断源主机或目的主机所连接的网络是否进行了子网划分。使用子网掩码(subnetmask)可以找出IP地址中的子网部分。





子网掩码是一个网络或一个子网的重要属性。路由器在和相邻路由器交换路由信息时，必须把自己所在网络（或子网）的子网掩码告诉相邻路由器。路由器的路由表中的每一个项目，除了要给出目的网络地址外，还必须同时给出该网络的子网掩码。
凡是从其他网络发送给本单位某个主机的
IP数据报，仍然是根据IP数据报的目的网络号net-id，先找到连接在本单位网络上的路由器，然后此路由器在收到IP数据报后，再按子网号subnet-id找到目的子网，最后将IP数据报直接交付目的主机。

3.VLSM

VLSM（VariableLength SubnetMask，可变长子网掩码）是指在一个进行了子网划分的网络中的不同部分使用不同的子网掩码，以满足网络内部不同子网大小的需求。在1987年，RFC1009
指明了在一个划分子网的网络中可同时使用几个不同的子网掩码。使用变长子网掩码VLSM(Variable Length Subnet Mask)可进一步提高IP地址资源的利用率。

构成超网

划分子网在一定程度上缓解了因特网在发展中遇到的困难。然而在1992年因特网仍然面临三个必须尽早解决的问题，这就是：

1. B 类地址在1992年已分配了近一半，眼看就要在1994年3月全部分配完毕！

2.因特网主干网上的路由表中的项目数急剧增长（从几千个增长到几万个）。

3. 整个IPv4的地址空间最终将全部耗尽。
在VLSM的基础上又进一步研究出无分类编址方法，它的正式名字是无分类域间路由选择CIDR(Classless
Inter-DomainRouting)。 CIDR使用各种长度的“网络前缀”(network-prefix)来代替分类地址中的网络号和子网号。其记法是：
IP地址={<网络前缀>,<主机号>}

注：

（1）CIDR还使用“斜线记法”(slashnotation)，它又称为CIDR记法，即在IP地址后面加上一个斜线“/”，然后写上网络前缀所占的位数。并且CIDR把网络前缀都相同的连续的IP地址组成“CIDR地址块”，比如：128.14.32.0/20表示的地址块共有212个地址（因为斜线后面的20是网络前缀的位数，所以这个地址的主机号是12位）。这个地址块的起始地址是128.14.32.0，结束地址是：128.14.47.255。全0和全1的主机号地址一般不使用。

(2) 10.0.0.0/10 可简写为10/10，也就是把点分十进制中低位连续的0省略。

(3) 网络前缀的后面加一个星号*的表示方法：如0000101000*，在星号*之前是网络前缀，而星号*表示IP地址中的主机号，可以是任意值。
（4）CIDR虽然不使用子网了，但仍然使用“掩码”这一名词（但不叫子网掩码）。

对于/20 地址块，它的掩码是20个连续的1。斜线记法中的数字就是掩码中1的个数。

CIDR最主要的特点：

CIDR 消除了传统的A类、B类和C类地址以及划分子网的概念，因而可以更加有效地分配IPv4的地址空间。IP地址从三级编址（使用子网掩码）又回到了两级编址。

构成超网
一个CIDR地址块可以表示很多地址，这种地址的聚合常称为路由聚合，它使得路由表中的一个项目可以表示很多个（例如上千个）原来传统分类地址的路由。路由聚合也称为构成超网(supernetting)。前缀长度不超过23位的CIDR地址块都包含了多个C类地址。这些C类地址合起来就构成了超网。

CIDR地址块中的地址数一定是2的整数次幂。网络前缀越短，其地址块所包含的地址数就越多。而在三级结构的IP地址中，划分子网是使网络前缀变长。