网络基础之IP地址

一、IP地址

　　1、IP地址就是给互联网上每一台主机 （或路由器）每一个接口分配一个在全世界范围内是唯一的32位二进制的地址标识符。现在由互联网名字和数字分配机构ICANN进行分配。

　　2、转换成十进制

二、分类IP

　　 分类IP就是将IP分成若干个固定类，每一类地址都是由两个固定长度的字段组成，其中第一个字段为网络号，必须是唯一的。第二个字段为主机号。

　　1、A类地址

　　　　A类地址网络号占一个字节，只有7bit位可供使用，可指派的网络号为（2的7次方-2）

　　　　　　a、网络号全0的IP地址是一个保留地址，意思是“本网络”；

　　　　　　b、网络号为127的保留作为本地软件的环回测试

　　　　A类地址主机号占3个字节，每一个A类网络最大主机数是（2的24次方-2 = 16777214）

　　　　　　a、全0表示这个网络，5.1.2.3 => 5.0.0.0

　　　　　　 b、全1表示这个网络所有主机，5.1.2.3 => 2.255.255.255

　　　　IP地址一共（2的32次方 = 4294967296），A类地址占了（2的31次方）50%。

　　2、B类地址

　　　　B类地址网络号占2个字节，可指派的网络号为（2的14次方-1）

　　　　　　a、网络号为128.0.0.0保留

　　　　B类地址主机号占2个字节，每一个B类网络最大主机数是（2的16次方-2 = 65534）

　　　　　　a、全0表示这个网络，5.1.2.3 => 5.1.0.0

　　　　　　b、全1表示这个网络所有主机，5.1.2.3 =>5.1.255.255

　　　　IP地址一共（2的32次方 = 4294967296），B类地址占了（2的30次方）25%。

　 　3、C类地址

　　　　C类地址网络号占3个字节，可指派的网络号为（2的21次方-1）

　　　　　　a、网络号为192.0.0.0保留，最小网络号为192.0.1.0

　　　　C类地址主机号占1个字节，每一个C类地址最大主机数是（2的8次方-2 = 254）

　　　　　　a、全0表示这个网络，5.1.2.3 => 5.1.2.0

　　　　　　b、全1表示这个网络所有主机，5.1.2.3 => 5.1.2.255

　　　　IP地址一共（2的32次方 = 4294967296），C类地址占了（2的29次方）12.5%

　　4、总结

三、IP保留地址

　　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地址了。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。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
　　　　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。如果翻译成人类的语言，应该是这样：“这个房间里的所有人都注意了！”这个地址不能被路由器转发。
　　3、127.0.0.1
　　　　本机地址，主要用于测试。用汉语表示，就是“我自己”。在Windows系统中，这个地址有一个别名“Localhost”。寻址这样一个地址，是不能把它发到网络接口的。除非出错，否则在传输介质上永远不应该出现目的地址为“127.0.0.1”的数据包。

　　4、224.0.0.1

　　　　组播地址，注意它和广播的区别。从224.0.0.0到239.255.255.255都是这样的地址。224.0.0.1特指所有主机，224.0.0.2特指所有路由器。这样的地址多用于一些特定的程序以及多媒体程序。如果你的主机开启了IRDP (Internet路由发现协议，使用组播功能)功能，那么你的主机路由表中应该有这样一条路由。
　　5、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，Wingdows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。
　　6、10.x.x.x, 172.16.x.x～172.31.x.x, 192.168.x.x

　　　　私有地址，这些地址被大量用于企业内部网络中。一些宽带路由器，也往往使用192.168.1.1作为缺省地址。私有网络由于不与外部互连，因而可能使用随意的IP地址。保留这样的地址供其使用是为了避免以后接入公网时引起地址混乱。使用私有地址的私有网络在接入Internet时，要使用地址翻译(NAT)，将私有地址翻译成公用合法地址。在Internet上，这类地址是不能出现的。

四、子网划分

　　1、简单点说子网划分就是把一个网段划分成很多更小的网段。如图，把一个两级（B类）地址通过子网号划分成很多三级地址。

　　2、为什么要划分子网
　　　　a、IP地址利用率很低，资源日益紧张解决了IP地址资源紧张的局面；
　　　　b、在企业内网中为了更好地管理网络，网管人员也利用子网掩码的作用，人为地将一个较大的企业内部网络划分为更多个小规模的子网。

　　3、与运算、或运算、异或运算

　　　　a、按位与运算符（&）
　　　　　　参加运算的两个数据，按二进制位进行“与”运算。
　　　　　　运算规则：0&0=0;  0&1=0;   1&0=0;    1&1=1;
  　　　　     即：两位同时为“1”，结果才为“1”，否则为0。

　　　　b、按位或运算符（|）
　　　　　　参加运算的两个对象，按二进制位进行“或”运算。
　　　　　　运算规则：0|0=0；  0|1=1；  1|0=1；   1|1=1；
    　　　　   即 ：参加运算的两个对象只要有一个为1，其值为1。

　　　　c、异或运算符（^）
　　　　　　参加运算的两个数据，按二进制位进行“异或”运算。
　　　　　　运算规则：0^0=0；  0^1=1；  1^0=1；   1^1=0；
   　　　　　 即：参加运算的两个对象，如果两个相应位为“异”（值不同），则该位结果为1，否则为0。　　　　

　　4、为什么需要子网掩码
　　　　用在路由器寻址上，确定IP属于哪个网段

　　5、根据子网掩码计算网段

　　　　例：IP地址为145.13.3.10，子网掩码为255.255.255.0，路由器如何计算145.13.3.10所属的网段

五、路由寻址

　　Step1：主机A将自己的IP地址和子网掩码作“与运算”，主机A的IP地址为192.168.0.5，将这个IP地址转换为二进制就是：11000000 10101000 00000000 00000101

　　　　主机A的子网掩码为255.255.255.0，将该掩码转换为二进制就是：11111111 11111111 11111111 00000000 将主机A二进制形式的IP地址和子网掩码作“与运算”的结果是：  11000000 10101000 00000000 00000000

　　　　为了方便查看将这个“与运算”的结果再转换为点分十进制的数就是：192.168.0.0

　　Step2：将目标主机(主机B)的IP地址与发送方(主机A)的子网掩码作“与运算”，比如本例中，主机B的IP地址为1.1.1.5，将这个IP地址转换为二进制就是：00000001 00000001 00000001 00000101

　　　　主机A的子网掩码为255.255.255.0将该掩码转换为二进制就是：11111111 11111111 11111111 00000000 将以上两组二进制的数进行“与运算”的结果是：00000001 00000001 00000001 00000000 将这个“与运算”的结果转换为点分十进制的数就是：1.1.1.0 这样我们就得到了两组“与运算”的结果，分别是：192.168.0.0和1.1.1.0

　　Step3：对于主机A来说，经过这样一番“与运算”后，如果两个“与运算”结果相同，则说明目标主机B和自己在同一个网络内，即目标主机B在本地网络。相反地，对于主机A来说，经过这样一番“与运算”后，如果两个“与运算”结果不同，则说明目标主机B和自己不在同一个网络内，即目标主机B在远程网络。在这里，很显然目标主机B对于发送方(主机A)来说在远程网络——也就是在网络B。

　　Step4：查询本机保存的路由表，主机A路由表的输出显示中我们没有找到与目标主机B所在1.1.1.0这个网络相匹配的具体路由，路由表第一列的输出说明主机A在没有找到能够到达目标网络的具体路由的情况下，会将发往目标网络的数据包发送到默认/缺省网关(192.168.0.1)，由这个默认/缺省网关再将该数据包转发到目标网络。

　　Step5：路由器进行网络比对，路由器的F0/0接口上的IP地址192.168.0.1与F0/0接口的子网掩码255.255.255.0作“与运算”得到“结果1”；目标地址1.1.1.5与路由器F0/0接口的子网掩码255.255.255.0作“与运算”得到“结果2”；“结果1”与“结果2”并不相同，证明目标地址1.1.1.5并不处在路由器的F0/0接口所在的网络A。

　　　　路由器的另一个接口F0/1的IP地址1.1.1.1与F0/1接口的子网掩码255.0.0.0作“与运算”得到“结果3”；目标地址1.1.1.5与F0/1接口上的子网掩码255.0.0.0作“与运算”得到“结果4”；“结果3”与“结果4”相同，证明目标地址1.1.1.5处在路由器的F0/1接口所在的网络B。这也就意味着路由器B只需将发送给1.1.1.5的数据包从F0/1接口发出去就OK了。