详解IP编址知识点及类型

IP地址是分配给IP网络中每台机器的数字标识符，它指出了设备在网络中的具体位置。

IP地址是软件地址，而不是硬件地址。硬件地址被硬编码到网络接口卡（NIC）中，用于在本地网络中寻找主机。IP地址让一个网络中的主机能够与另一个网络中的主机通信，而不管这些主机所属的LAN是什么类型的。

IP术语

比特一个比特相当于一位，其取值为1或0。

字节1 B为7或8位，这取决于是否使用奇偶校验。在本章余下的篇幅中，我们都假定1B为8位。

八位组（Octet） 由8位组成，是普通的8位二进制数。

网络地址在路由选择中， 使用它将分组发送到远程网络，如10.0.0.0、172.16.0.0和 192.168.0.0。

广播地址应用程序和主机用于将信息发送给网络中所有节点的地址，这样的例子包括：255.255.255.255，表示所有网络中的所有节点：172.16.255.255， 表示网络172.16.0.0 中的所有子网和主机; 0.255.255.25， 表示网络10.0.0.0中的所有子网和主机。

层次型IP编址方案

IP地址长32位，这些位被划分成4组（称为字节或八位组），每组8位。我们可使用下面3种方法描述IP地址：

点分十进制表示，如172.16.30.56。

二进制：如10101100.000000.00011110.00111000。

十六进制，如AC.10.1E.38。

上述示例表示的是同一个IP地址。讨论IP编址时，十六进制表示没有点分十进制和二进制那样常用，但某些程序确实以十六进制形式存储IP地址， Windows注册表就将机器的IP地址存储为十六进制。

32位的IP地址是一种结构化（层次型）地址，而不是平面或非层次型地址。虽然这两种编址方案都可使用，但对于选择层次型编址方案我们有充分的理由。这种方案的优点在于，它可处理大量的地址，具体地说是43亿（在32位的地址空间中，每位都有0或1这两种可能的取值，因此支持232个地址，即4294 967296个）。平面编址方案的缺点与路由选择相关，这也是没有将其用于IP编址的原因。如果每个地址都是唯一的，因特网上的路由器将需要存储所有机器的地址，这使得几乎无法进行高效的路由选择，即使只使用部分可能的地址亦如此。

对于这种问题，解决方案是使用包含2层或3层的层次型编址方案，即地址由网络部分和主机部分组成，或者由网络部分、子网部分和主机部分组成。

使用2层或3层的编址方案时，IP地址类似于电话号码：第-部分是区号， 指定了一个非常大的区域;第二部分是前缀，将范围缩小到本地呼叫区域;最后一部分是用户号码，将范围缩小到具体的连接。IP地址使用类似的分层结构：与平面编址将全部32位视为一个唯一的标识符不同， 它将其一部分作为网络地址，另一部分作为子网和主机部分或节点地址。

下面讨论IP网络编址以及各种可用于给网络编址的地址类型。

1网络地址

网络地址（也叫网络号）唯- -地标识网络。在同-一个网络中，所有机器的IP地址都包含相同的网络地址。例如，在IP地址172.16.30.56中，172.16 为网络地址。网络中的每台机器都有节点地址，节点地址唯-地标识了 机器。这部分IP地址必须是唯一的， 因为它标识特定的机器（个体）而不是网络（群体）。这一编号也称主机地址。在IP 地址172.16.30.56中，30.56 为节点地址。

设计因特网的人决定根据网络规模创建网络类型。对于少量包含大量节点的网络，他们创建了A类网络;对于另一种极端情况的网络，他们创建了C类网络，用来指示大量只包含少量节点的网络;介于超大型和超小型网络之间的是B类网络。

网络的类型决定了IP 地址将如何划分成网络部分和节点部分。图3-13总结了这3类网络。

为确保高效的路由选择，设计因特网的人对每种网络地址的前几位做了限制。例如，由于路由器知道A类网络地址总是以0打头，因此只需阅读地址的第一位，从而提高转发分组的速度。编址方案在此指出了A类、B类和C类地址的差别。在接下来的几节中，我将首先讲述这种差别，然后介绍D类和E类地址。（只有A类、B类和C类地址可用于给网络中的主机编址。）

（1） A类网络地址范围

IP编址方案设计师指出，A类网络地址的第一个字节的第一位必须为0，这意昧着A类地址第一个字节的取值为0~ 127。请看下面的网络地址：

0xxxxxxx

如果将余下的7位都设置为0，然后将它们都设置为1，我们便可获得A类网络地址的范围：

00000000 = 0

01111111 = 127

因此，A类网络地址第-一个字节的取值范围为0~ 127 （但0和127不是有效的A类网络地址号。稍后我将介绍保留地址）。

（2） B类网络地址范围

RFC规定，B类网络地址的第一个字节的第一位必须为1，且第二位必须为0。如果将余下的6位全部设置为0，再将它们全部设置为1，便可获得B类网络地址的范围：

10000000 = 128

10111111 = 191

正如你看到的，B类网络地址第一个字节的取值为128~ 191。

（3） C类网络地址范围

RFC规定，C类网络地址的第一个字节的前两位必须为1，而第三位必须为0。我们可按前面的方法将二进制转换为十进制，以找出C类网络地址的范围：

11000000 = 192

11011111 = 223

因此，如果IP地址以192 ~ 223打头，我们就可判定它是C类IP地址。

（4） D类和E类网络地址范围

第一个字节为224~ 255的地址被保留用于D类和E类网络。D类（224~ 239 ）用作组播地址，而E类（240~255）用于科学用途。

（5） 具有特殊用途的地址

有些IP地址被保留用于特殊目的，网络管理员不能将它们分配给节点。表3-4列出了一些特殊地址以及将其用于特殊目的的原因。

A类地址

在A类地址中，第一个字节为网络地址，余下的3B为节点地址。A类地址的格式如下：

network. node 。 node. node

例如，在IP地址49.22.102.70中，49为网络地址，22.102.70 为节点地址。在该网络中，每台机器的网络地址都为49。

A类网络地址长1 B，其中第一位被保留，余下的7位可用于编址。因此，最多可以有128个A类网络。为什么呢？因为在这7位中，每位的可能取值都为0或1，因此可表示27 （ 128 ）个网络。让问题更复杂的是，全0网络地址（ 0000 00）被保留用于指定默认路由（参阅表3-4）。另外，地址127被保留用于诊断，你也不能使用，这意味着你只能使用编号1~ 126指定A类网络地址。也就是说，实际可以使用的A类网络地址数为128-2= 126。

注意：IP地址127.0.0.1用于测试一个节点上的IP栈，不能用作主机地址。然而，该环回地址为运行在同一台设备上的TCP/IP 应用程序和服务之间的通信提供了一种快捷方法。

每个A类地址都有3B （ 24位）用于表示机器的节点地址。这意味着有2*（ 16777216种组合），因此每个A类网络可使用的节点地址数为16 777 216。由于全0和全1的节点地址被保留，A类网络实际可包含的最大节点数为24-2= 16 777214。无论如何，这在一个网段都是一个很大的主机数目。

A类网络的合法主机ID：

下面的示例演示了如何确定A类网络的合法主机ID。

所有主机位都为0时，得到的是网络地址： 10.0.0.0。

所有主机位都为1时，得到的是广播地址： 10.255.255.255。

合法的主机ID为网络地址和广播地址之间的地址： 10.0.0.1~ 10.255.255.254。注意， 0和255不是合法的主机ID。确定合法的主机地址时，只需记住一点： 主机位不能都为零，也不能都为1。

B类地址

在B类地址中，前2 B为网络地址，余下的2B为节点地址，其格式如下：

network 。 network.node. node

例如，在IP地址172.16.30.56 中，网络地址为172.16，节点地址为30.56。

在网络地址为2B （每字节8位）的情况下，有2的16平方种不同的组合，但设计因特网的人规定，所有B类网络地址都必须以二进制数10开头，只留下14位供我们使用，因此有16 384 （2的14次方）个不同的B类网络地址。

B类地址用2 B表示节点地址，因此每个B类网络有2的6次方-2 （两个保留的地址，即全为1和全为0的地址），即65 534个节点地址。

B类网络的合法主机ID：

下面的示例演示了如何确定B类网络的合法主机ID。

所有主机位都为0时，得到的是网络地址： 172.16.0.0。

所有主机位都为1时，得到的是广播地址： 172.16.255.255。

合法的主机ID为网络地址和广播地址之间的地址： 172.16.0.1~ 172.16.255.254。

C类地址

C类地址的前3个字节为网络部分，余下的一-个字节表示节点地址，其格式如下：

network. network 。 network 。 node

在IP地址192.168.100.102中，网络地址为192.168.100，节点地址为102。

在C类网络地址中，前3位总是为二进制110。计算C类网络数的方法如下： 3B为24位，减去3个保留位后为21位，因此有2的21次方（2 097 152）个C类网络。

每个C类网络都1 B用作节点地址，因此每个C类网络有2的8次方- 2 （两个保留的地址，即全为1和全为0的地址），即254个节点地址。

C类网络的合法主机ID：

下面的示例演示了如何确定C类网络的合法主机ID。

所有主机位都为零时，得到的是网络地址： 192. 168.100.0。

所有主机位都为1时，得到的是广播地址： 192.168.100.255。

合法的主机ID为网络地址和广播地址之间的地址： 192.168.100.1 ~ 192.168.100.254。