计算机网络笔记（0）--- IP地址

IP 地址（Internet Protocol Address）是给每一个连接到互联网上的设备分配的一个全球唯一的标识符，也成为网际协议地址，IP 地址包括两类 IPv4 和 IPv6。

IPv4

在 TCP/IP 协议中，IP 地址是以二进制的形式表示的，共 32bit，为了方便记忆，我们一边使用十进制来记录比如：10.11.123.23。

IPv4 分类

A 类地址

A 类地址由 1 字节的网络地址和 3 字节的主机地址组成，且网络地址最高位为 “0”。
A 类地址网络数为 2^7=128，扣除两个保留地址：全是 0 的做为网络号，全是 1 的做为广播号。所以 A 类地址网络地址范围为 1- 126 共126 个网络。
A 类主机地址为 3 个字节，所以每个 A 类网络下的主机数为 2^24 = 16777216 个，扣除两个保留地址：全为 0 的表示网络号，全为 1 的做为广播号。所以每个 A 类 网络下的主机数为 16777214 个。
A 类地址总量为 126 * 16777214 = 2113928964，约为 21 亿个，地址范围是 1.0.0.1 - 126.255.255.254。

B 类地址

B 类地址由 2 个字节的网络地址 和 2个字节的主机地址组成，网络地址的最高位必须是 10。
B 类地址的网络数为 2^14 = 16384，扣除两个保留地址（全 0 的网路号，全 1 的广播号），所以 B 类地址网络地址范围为 128.1-191.254 共 16382 个网络。
B 类主机地址为 3 个字节，所有每个 B 类网络下的主机数为 2^16 = 65536 个，扣除两个保留地址（网络号，广播号），所以每个 B 类网络下的主机数为 65534 个。
B 类地址总量为 16382 * 65534 = 1073577988 约 10 亿个，地址范围是 128.1.0.1 - 191.254.255.254。

C 类地址

C 类地址由 3 个字节的网络地址和 1 个字节的主机地址组成，网络地址最高位是 110。
C 类地址的网络数为 2^21 = 2097152，扣除两个保留地址（网络号和广播号），所以 B 类地址网络地址范围是 192.0.1 - 192.255.254 共 2097150 个网络。
C 类主机的地址为 后 1 个字节，所以每个 C 类网络下的主机数为 2^8 = 256个，扣除两个保留地址（网络号和广播号），所以 C 类网络下的主机数为 254 个。 C 类地址总量为 2097150 * 254 = 532676100，约5亿个，地址范围是 192.0.1.0 - 223.255.254.254。

D 类地址

D 类地址必须以 1110 开头，保留地址，并不指向网络，目前被用于多点广播中，它标识共享同一协议的一组计算机。地址范围是 224.0.0.1 - 239.255.255.254。

E 类地址

保留地址，一般用于研究和试验。

私网地址

上面提到的地址是公网地址，Inter NIC（Internet Network Information Center 因特网信息中心）规定了一些私网地址段用于各个组织内部的网络搭建。 A 类 10.0.0.1 - 10.255.255.255 可容纳160万主机 B 类 172.16.0.0 - 172.31.255.255 可容纳约10万主机 C 类 192.168.0.0 - 192.168.255.255 可容纳约6万主机

特殊地址

1. 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。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。如果在网络设置中设置了缺省网关,那么系统会自动产生一个目的地址为0.0.0.0的缺省路由.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。
2. 255.255.255.255 叫做限制广播地址，对本机来说,这个地址指本网段内(同一广播域)的所有主机（可能由于实现而不同）。这个地址不能被路由器转发。可以进行广域网传输，但一般会被阻止
3. 回送地址 A类网络地址127是一个保留地址，用于网络软件测试以及本地机进程间通信，叫做回送地址（loopback address）。无论什么程序，一旦使用回送地址发送数据，协议软件立即返回之，不进行任何网络传输。含网络号127的分组不能出现在任何网络上。

IPv6

IPv6 的出现是为了解决 IPv4 资源耗尽的问题，IPv6 地址长度有 128bit。IPv6的数量为16^32个，约为340,282,366,920,938,463,463,374,607,431,768,211,456 个，可以为地球上每个沙子分配一个IP。

总结

1. 网络A、B、C 的划分初衷是为了使路由表做到非常小，提高速度，早起并没有想到网络会发展的这么快，从现在的意义看这个划分已经没有意义。
2. 当前 IPv4 地址已经耗尽，A、B、C 类地址每个网络由不同的组织负责下发，但是有很多组织拥有网络并没有能力用完所有IP，所以这也造成了IP地址的浪费。
3. IPv4 里可用于网络的 IP 数约为 37 亿个。