IP地址的学习

java

IP地址基础

1. IPv4地址格式

网络互连的一个重要前提条件是要有一个有效的地址结构，并且所有的互连网络用户都应遵守这个地址结构。因为只有这样所有的互连网络用户才能在统一的规定下相互之间通讯。这个地址结构可以有许多不同的形式，可以用二进制表示、十进制表示，甚至用十六进制表示，如：204.71.200.68转为八进制形式可表示为0314.0107.0310.0104，IP地址204.71.200.68转为十六进制形式可表示为0xCC.71.0310.0x44。目前使用的IPv4地址使用32位二进制的地址，即在IPv4的地址空间中有2的32次幂（4,294,967,296，约为43亿）个地址可用。IPv4地址在1981年9月实现标准化，在计算机中用四个八位二进制位组表示，分为网络位和主机位，如图1：（图1） 为了人们的使用方便，使用十进制地址表示，IP地址中的每个8位位组用0～255之间的一个十进制数表示，数与数之间用点（.）分割，即所谓的点分十进制格式。最小的IPv4地址是0.0.0.0，最大的IPv4地址是255.255.255.255,但这两个值是保留的，没有分配给私人的端系统。因为TCP/IP协议规定全0的地址（无论有多少0）表示本地网络，保留为识别子网自身；32比特全为1的地址用于本网广播，该地址叫做有限广播地址（limited   broadcast address）。而主机位全为1的网络地址，叫做直接广播（directed boradcasting）地址，在网间网上的任何一点均可向其他任何网络进行直接广播。所谓广播，指同时向网上所有主机发送报文。对于直接广播（directed boradcasting）地址，路由器等网络寻址设备允许其通过，并帮助其寻址，所以直接广播（directed boradcasting）地址有穿透子网的能力。对于有限广播地址（limited   broadcast address）只能用于本网的广播，对子网没有穿透能力。2. IPv4地址的结构点分十进制数表示的IPv4分为五类，以适应大中小不同的网络类型，这些类的不同之处用于表示网络的位数与用于表示主机的位数之间的差别。
这五类是：
A类地址
B类地址
C类地址
D类地址
E类地址
其中
A类地址：A类地址的第一个八位位组表示网络位，且网络位的第一个bit总是0，1-7bit表示网络标识，即格式总为：0××××××××。后三个八位位组表示主机位，由A类地址的格式可以知道A类地址的网络标识有效范围是00000001～011111111，用十进制表示即1.0.0.0到126.0.0.0 共有64+32+16+8+4+2+1=127个可能的A类网络，主机标识为2的24次幂减2个（去掉全0和全1的地址）。即每个网络主机数为16777214个，这一类地址支持巨型网络，一般分配给具有大量主机的网络使用。 从技术上讲127.0.0.0也是一个A类地址，但他已被保留作闭环（look back）测试用而不能分配给一个网络。TCP/IP协议规定，一、含网络号127的分组不能出现在任何网络上；二、主机和网关不能为该地址广播任何寻径信息。

B类地址：B类地址的前两个八位位组表示网络位，且网络位的前两个个bit总是10，3-15bit表示网络标识，即格式总为：10×××××× ××××××××。后两个八位位组表示主机位，由B类地址的格式可以知道B类地址的网络标识有效范围是10000000 00000001～10111111 11111110，用十进制表示即128.1.0.0～191.254.0.0，主机标识个数为2的16次幂减2个（去掉全0和全1的地址）。即每个网络主机数为65534个，这类地址一般分配给中等规模的网络使用。

C类地址：C类地址的前三个八位位组表示网络位，且网络位的前三个bit总是110，4-23bit表示网络标识，即格式总为：110××××× ×××××××× ××××××××。后一个八位位组表示主机位，由C类地址的格式可以知道C类地址的网络标识有效范围是11000000 00000000 00000001～11011111 11111111 11111110，用十进制表示即192.0.1.0～223.255.254.0，故其有效网络数为2097152。主机标识个数为2的8次幂减2个（去掉全0和全1的地址）。即每个网络主机数为254个，这类地址一般分配给小型网络使用。

D类地址：用于在IP网络中的组播（multicasting，又叫多目广播），前4位bit设置恒为1110。一个组播地址是一个唯一的网络地址。它能指导报文到达预定义的IP地址组，这样一台机器可以把数据同时发送到多个接受端，从而比为每个接受端创建一个不同的流有效的减少了网络流量。因为D类地址用于在一个私有网中传输组播报文至IP地址定义的端系统组中，而不用于互连单独的端系统或网络，所以没有必要把地址中的8位位组或地址位分开来表示网络和主机，相反，整个地址空间用于标识一个IP地址组（可以是A、B或C类地址）。因此D类地址空间的范围从224.0.0.0到239.255.255.254。

E类地址：被IETF保留作研究之用，Internet上没有可用的E类地址。前4位bit设置恒为1111。 有效地址范围240.0.0.0到255.255.255.255
在IP地址范围内，还有一些非路由地址。IANA(Internet Assigned Numbers Authority)将一部分地址保留作为私人IP地址空间，专门用于内部局域网使用，这些地址如下： A类地址中的：10.0.0.0～10.255.255.255 B类地址中的：172.16.0.0～172.31.255.255 C类地址中的：192.168.0.0～192.168.255.255 这些地址不会被Internet分配，因此它们在Internet上也从来不会被路由，虽然它们不能直接和Internet网连接，但仍旧可以被用来和Internet通讯，我们可以根据需要来选用适当的地址类，在内部局域网中将这些地址当作公用IP地址一样地使用。在Internet上，那些不需要与Internet通讯的设备，如打印机、可管理集线器等也可以使用这些地址，以节省IP地址资源。IP地址进阶

1.分子网
为了解决相对比较简单的两层结构IP地址带来的问题，RFC917和RFC950提出了一个叫做分子网的（subnetting）的解决方案。 RFC950中规范的分子网方法能使A、B、C类IP地址再细分为更小的网络号。一个被子网化的IP地址包括三部分： ? 网络号 ? 子网号 ? 主机号具体做法是把主机部分一分为二，用一部分用于识别子网，一部分用于标识主机，所以分子网的能力依赖于被子网化的IP地址类型。即A类的大于B类，B类的大于C类。如：一个C类地址

2.子网掩码和ip地址 由于分子网的需要，导致了我们常说的子网掩码在这里出现。使用子网掩码目的是，告诉网络中的端系统（可能使路由器和其他主机）IP地址的多少位用于识别网络和子网。子网掩码中用于标识网络号的位置为1，主机位置为0。 子网掩码不能单独存在，它必须结合IP地址一起使用。子网掩码只有一个作用，就是将某个IP地址划分成网络地址和主机地址两部分，如图1。 各个不同的地址类有其各自的默认子网掩码，A类为255.0.0.0。B类为255.255.0.0.。C类为255.255.255.0。子网掩码的二进制形式与IP地址的二进制形式相与后的结果即是其IP地址的网络的地址。由二进制与运算的性质我们很容易得到象11111111 11111111 11111111 11000000（255.255.255.192）这样的掩码在子网里能产生多少个可能的主机。因为有6位为0的主机位所以子网可能的主机共有2的6次方减2个，减2是因为，当主机位全0时保留为识别子网自身（即11111111 11111111 11111111 11000000时），当主机位位全1时用于在子网内的广播（即11111111 11111111 11111111 11111111时），

3.可变长子网掩码（VLSM） 可变长子网掩码（VLSM）的提出是为了能够使用多个子网掩码分子网，这样当更改子网的大小时就不必改变整个网络的子网掩码了，原先单纯的分子网，当用户选择了一个子网掩码后，就意味着整个网络中每个子网内的的主机数已经确定。可变长子网掩码（VLSM）即提供一个允许使用不同大小的子网的掩码的方法。对于扩展网络前缀的大小能用斜杠（/）后跟一个网络或子网位数的值表示。如192.125.61.8/24即表示有24为网络位，即二进制的前24位11000000.0111101.00111101表示网络，后8位00001000表示主机。

4.无类域间路由（CIDR） CIDR用于解决原先分类地址策略的低效性，以便使路由器更有效的汇聚不同网络地址成单一的路由表项。 主要通过以下几个特性来完成： ? 消除地址分类 ?强化的路由汇聚
即使路由表中的一个表项能够表示许多网络地址空间。 ?超网化
即把一块连续的C类地址空间模拟成一个单一的更大的地址空间。 其中： ? 消除地址分类
使用网络前缀代替IP地址中类的划分，且前缀可以是长度，从而可以根据网络大小分配网络地址空间，而不是在预定义的网络地址空间中作裁减。每一个CIDR网络地址和一个相关的掩码一起广播，这个掩码用于识别网络前缀的长度。如以前的一个C类地址192.168.125.61.8，其网络号是192.168.61，主机号是8。但使用了CIDR后，8位边界的结构限制不在存在，可以变网络位为任意的位数，例如当网络号为20位时网络号为：11000000.01111101.0011，其主机号为:1101.00001000.所以从数学上说这个IP地址可标识的网络数有2的20次幂个。

MS168

谢谢楼主！

endurance

重温，谢谢。

旮旯

路过！学学！ 谢谢楼主！

xy-czg

谢谢 写的不错啊

derbychiu

路过！学学！谢谢楼主！