IP协议详解之IP地址要领

整个的因特网就是一个单一的、抽象的网络。而IP地址就是给因特网上的每一个主机（或路由器）的每一个接口分配一个在全世界范围是唯一的32位的标识符。IP地址的结构使我们可以在因特网上很方便地进行寻址。但是，根据TCP/IP协议的规定的IP地址是由32位二进制数组成的，例如：11010010 01001001 10001100 00000010，很显然，这些数字对人来说不非常不方便的。人们为了方便记忆，就将组成算机机的IP地址的32位二进制分成四段，每段8位，中间用小数点隔开，然后将每八位二进制转换成十进制数，这样上述计算机的IP地址就变成了：210.73.140.2。这是点分十进制表示法。

IP地址现在由因特网名字与号码指派公司ICANN（ Internet Corporation for Assigned Names and Numbers ）进行分配。

IP地址的编址方式共经过了三个历史阶段。这三个阶段是：

分类的IP地址。最基本的编址方式。

子网的划分。对最基本的编址方式的改进。

构造超网。比较新的无分类编址方法。

所谓“分类的IP地址”就是将IP地址划分为若干个固定类，每一类地址都由两个固定长度的字段组成，其中第一个字段是网络号（net-id），它标志主机（或路由器）所连接到的网络。一个网络号在整个因特网范围内必须是唯一的。第二个字段是主机号（host-id），它标志该主机（或路由器）。一个主机号在它前面的网络号所指明的网络范围内必须是唯一的。由些可见，一个IP地址在整个互联网范围内是唯一的。

这种两级的IP地址可以记为： IP地址 ::= { <网络号>,<主机号>}

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1. IP地址分类：

下图给出了各种IP地址的网络号字段和主机号字段，这里A类、B类和C类地址都是单播地址（一对一通信）。

<1>. A类地址（ 0.0.0.0 - 127.255.255.255 ）以"0"头，网络段长度为8位，其中可变部分的长度为7位；主机段长度为24位。7位的可变网络段可识别2^7=128 (0~127)个网络，其中0和127另有用途，故只有126个可用的A类网络地址。另外，主机位全"0"代表网络本身，全"1"代表网内广播，因此一个A类网络地址可识别的可分配地址有 2^24-2 个。

<2>. B类地址（ 128.0.0.0 - 191.255.255.255 ）以"10"开头，网络段长度为16位，可变部分的长度为14位；主机段长度为16位。14位的可变网络段可以识别的网络数为 2^14 个。另外，主机位全"0"与全"1"功能同A类地址，因此一个B类网络可以分配地址有 2^16-2 个。

<3>. C类地址（ 192.0.0.0 - 223.255.255.255 ）以"110"开头，网络段长度为24位，其中可变部分的长度为21位；主机段长度为8位。21位的可变网络段可以识别的网络数为 2^21 个。可分配的主机地址是 2^8-2 个。

<4>. D类地址（ 224.0.0.0 - 239.255.255.255 ）为组播地址，使用"1110"开头，不分网络段和主机段，有 2^28 个组播地址。用于标识预先定义的一组主机。主机使用组播通信时，可以将组播数据报一次性发送给所有同组的主机。

<5>. E类地址（ 240.0.0.0 - 255.255.255.255 ）是保留地址，用于研究使用。以"1111"开头，不区分网络段和主机段，其中32位全1代表本网络内广播，因此E类地址共有 2^28-1 个。

2. 私有IP地址和特殊IP地址

私有IP地址

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：公共地址和私有地址。公用地址在Internet中使用，可以在Internet中随意访问。

一个机构网络要连入Internet，必须申请公用IP地址。但是考虑到网络安全和内部实验等特殊情况，在IP地址中专门保留了三个区域作为私有地址，其地址范围如下：

A类：10.0.0.0/8（子网掩码表示） 10.0.0.0-10.255.255.255

B类：172.16.0.0/12 172.16.0.0-172.31.255.255

C类：192.168.0.0/16 192.168.0.0-192.168.255.255

使用保留地址的网络只能在内部进行通信，而不能与其他网络互连。因为本网络中的保留地址同样也可能被其它网络使用，如果进行网络互连，那么寻找路由时就会因为地址的不唯一而出现问题。但是这些使用保留地址的网络可以通过将本网络内的保留地址翻译转换（NAT)成公共地址的方式实现与外部网络的互连。这也是保证网络安全的重要方法之一。

特殊IP地址

注：127（即01111111）保留作用本地软件环回测试（loopback test）本主机的进程之间的通信之用。若主机发送一个目的地址为环回地址（例如：127.0.0.1）的IP数据报，则本主机中的协议软件就处理数据报中的数据，而不会把数据报发送给任何网络。目的地址为环回地址的IP数据报永远不会出现在任何网络上，因为网络号为127的地址根本不是一个网络地址。

网络号为0，如主机使用BOOTP协议确定本机IP地址时只能作为初始化过程中的源地址出现。