詳解IP編址知識點及類型

IP地址是分配給IP網(wǎng)絡(luò)中每臺機器的數(shù)字標識符，它指出了設(shè)備在網(wǎng)絡(luò)中的具體位置。

IP地址是軟件地址，而不是硬件地址。硬件地址被硬編碼到網(wǎng)絡(luò)接口卡（NIC）中，用于在本地網(wǎng)絡(luò)中尋找主機。IP地址讓一個網(wǎng)絡(luò)中的主機能夠與另一個網(wǎng)絡(luò)中的主機通信，而不管這些主機所屬的LAN是什么類型的。

IP術(shù)語

比特一個比特相當于一位，其取值為1或0。

字節(jié)1 B為7或8位，這取決于是否使用奇偶校驗。在本章余下的篇幅中，我們都假定1B為8位。

八位組（Octet）由8位組成，是普通的8位二進制數(shù)。

網(wǎng)絡(luò)地址在路由選擇中，使用它將分組發(fā)送到遠程網(wǎng)絡(luò)，如10.0.0.0、172.16.0.0和 192.168.0.0。

廣播地址應用程序和主機用于將信息發(fā)送給網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點的地址，這樣的例子包括：255.255.255.255，表示所有網(wǎng)絡(luò)中的所有節(jié)點：172.16.255.255，表示網(wǎng)絡(luò)172.16.0.0 中的所有子網(wǎng)和主機; 0.255.255.25，表示網(wǎng)絡(luò)10.0.0.0中的所有子網(wǎng)和主機。

層次型IP編址方案

IP地址長32位，這些位被劃分成4組（稱為字節(jié)或八位組），每組8位。我們可使用下面3種方法描述IP地址：

點分十進制表示，如172.16.30.56。

二進制：如10101100.000000.00011110.00111000。

十六進制，如AC.10.1E.38。

上述示例表示的是同一個IP地址。討論IP編址時，十六進制表示沒有點分十進制和二進制那樣常用，但某些程序確實以十六進制形式存儲IP地址， Windows注冊表就將機器的IP地址存儲為十六進制。

32位的IP地址是一種結(jié)構(gòu)化（層次型）地址，而不是平面或非層次型地址。雖然這兩種編址方案都可使用，但對于選擇層次型編址方案我們有充分的理由。這種方案的優(yōu)點在于，它可處理大量的地址，具體地說是43億（在32位的地址空間中，每位都有0或1這兩種可能的取值，因此支持232個地址，即4294 967296個）。平面編址方案的缺點與路由選擇相關(guān)，這也是沒有將其用于IP編址的原因。如果每個地址都是唯一的，因特網(wǎng)上的路由器將需要存儲所有機器的地址，這使得幾乎無法進行高效的路由選擇，即使只使用部分可能的地址亦如此。

對于這種問題，解決方案是使用包含2層或3層的層次型編址方案，即地址由網(wǎng)絡(luò)部分和主機部分組成，或者由網(wǎng)絡(luò)部分、子網(wǎng)部分和主機部分組成。

使用2層或3層的編址方案時，IP地址類似于電話號碼：第-部分是區(qū)號，指定了一個非常大的區(qū)域;第二部分是前綴，將范圍縮小到本地呼叫區(qū)域;最后一部分是用戶號碼，將范圍縮小到具體的連接。IP地址使用類似的分層結(jié)構(gòu)：與平面編址將全部32位視為一個唯一的標識符不同，它將其一部分作為網(wǎng)絡(luò)地址，另一部分作為子網(wǎng)和主機部分或節(jié)點地址。

下面討論IP網(wǎng)絡(luò)編址以及各種可用于給網(wǎng)絡(luò)編址的地址類型。

1網(wǎng)絡(luò)地址

網(wǎng)絡(luò)地址（也叫網(wǎng)絡(luò)號）唯- -地標識網(wǎng)絡(luò)。在同-一個網(wǎng)絡(luò)中，所有機器的IP地址都包含相同的網(wǎng)絡(luò)地址。例如，在IP地址172.16.30.56中，172.16 為網(wǎng)絡(luò)地址。網(wǎng)絡(luò)中的每臺機器都有節(jié)點地址，節(jié)點地址唯-地標識了機器。這部分IP地址必須是唯一的，因為它標識特定的機器（個體）而不是網(wǎng)絡(luò)（群體）。這一編號也稱主機地址。在IP 地址172.16.30.56中，30.56 為節(jié)點地址。

設(shè)計因特網(wǎng)的人決定根據(jù)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)類型。對于少量包含大量節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)，他們創(chuàng)建了A類網(wǎng)絡(luò);對于另一種極端情況的網(wǎng)絡(luò)，他們創(chuàng)建了C類網(wǎng)絡(luò)，用來指示大量只包含少量節(jié)點的網(wǎng)絡(luò);介于超大型和超小型網(wǎng)絡(luò)之間的是B類網(wǎng)絡(luò)。

網(wǎng)絡(luò)的類型決定了IP 地址將如何劃分成網(wǎng)絡(luò)部分和節(jié)點部分。圖3-13總結(jié)了這3類網(wǎng)絡(luò)。

詳解IP編址知識點及類型

為確保高效的路由選擇，設(shè)計因特網(wǎng)的人對每種網(wǎng)絡(luò)地址的前幾位做了限制。例如，由于路由器知道A類網(wǎng)絡(luò)地址總是以0打頭，因此只需閱讀地址的第一位，從而提高轉(zhuǎn)發(fā)分組的速度。編址方案在此指出了A類、B類和C類地址的差別。在接下來的幾節(jié)中，我將首先講述這種差別，然后介紹D類和E類地址。（只有A類、B類和C類地址可用于給網(wǎng)絡(luò)中的主機編址。）

（1） A類網(wǎng)絡(luò)地址范圍

IP編址方案設(shè)計師指出，A類網(wǎng)絡(luò)地址的第一個字節(jié)的第一位必須為0，這意昧著A類地址第一個字節(jié)的取值為0~ 127。請看下面的網(wǎng)絡(luò)地址：

0xxxxxxx

如果將余下的7位都設(shè)置為0，然后將它們都設(shè)置為1，我們便可獲得A類網(wǎng)絡(luò)地址的范圍：

00000000 = 0

01111111 = 127

因此，A類網(wǎng)絡(luò)地址第-一個字節(jié)的取值范圍為0~ 127 （但0和127不是有效的A類網(wǎng)絡(luò)地址號。稍后我將介紹保留地址）。

（2） B類網(wǎng)絡(luò)地址范圍

RFC規(guī)定，B類網(wǎng)絡(luò)地址的第一個字節(jié)的第一位必須為1，且第二位必須為0。如果將余下的6位全部設(shè)置為0，再將它們?nèi)吭O(shè)置為1，便可獲得B類網(wǎng)絡(luò)地址的范圍：

10000000 = 128

10111111 = 191

正如你看到的，B類網(wǎng)絡(luò)地址第一個字節(jié)的取值為128~ 191。

（3） C類網(wǎng)絡(luò)地址范圍

RFC規(guī)定，C類網(wǎng)絡(luò)地址的第一個字節(jié)的前兩位必須為1，而第三位必須為0。我們可按前面的方法將二進制轉(zhuǎn)換為十進制，以找出C類網(wǎng)絡(luò)地址的范圍：

11000000 = 192

11011111 = 223

因此，如果IP地址以192 ~ 223打頭，我們就可判定它是C類IP地址。

（4） D類和E類網(wǎng)絡(luò)地址范圍

第一個字節(jié)為224~ 255的地址被保留用于D類和E類網(wǎng)絡(luò)。D類（224~ 239 ）用作組播地址，而E類（240~255）用于科學用途。

（5）具有特殊用途的地址

有些IP地址被保留用于特殊目的，網(wǎng)絡(luò)管理員不能將它們分配給節(jié)點。表3-4列出了一些特殊地址以及將其用于特殊目的的原因。

詳解IP編址知識點及類型

A類地址

在A類地址中，第一個字節(jié)為網(wǎng)絡(luò)地址，余下的3B為節(jié)點地址。A類地址的格式如下：

network. node 。 node. node

例如，在IP地址49.22.102.70中，49為網(wǎng)絡(luò)地址，22.102.70 為節(jié)點地址。在該網(wǎng)絡(luò)中，每臺機器的網(wǎng)絡(luò)地址都為49。

A類網(wǎng)絡(luò)地址長1 B，其中第一位被保留，余下的7位可用于編址。因此，最多可以有128個A類網(wǎng)絡(luò)。為什么呢？因為在這7位中，每位的可能取值都為0或1，因此可表示27 （ 128 ）個網(wǎng)絡(luò)。讓問題更復雜的是，全0網(wǎng)絡(luò)地址（ 0000 00）被保留用于指定默認路由（參閱表3-4）。另外，地址127被保留用于診斷，你也不能使用，這意味著你只能使用編號1~ 126指定A類網(wǎng)絡(luò)地址。也就是說，實際可以使用的A類網(wǎng)絡(luò)地址數(shù)為128-2= 126。

注意：IP地址127.0.0.1用于測試一個節(jié)點上的IP棧，不能用作主機地址。然而，該環(huán)回地址為運行在同一臺設(shè)備上的TCP/IP 應用程序和服務(wù)之間的通信提供了一種快捷方法。

每個A類地址都有3B （ 24位）用于表示機器的節(jié)點地址。這意味著有2*（ 16777216種組合），因此每個A類網(wǎng)絡(luò)可使用的節(jié)點地址數(shù)為16 777 216。由于全0和全1的節(jié)點地址被保留，A類網(wǎng)絡(luò)實際可包含的最大節(jié)點數(shù)為24-2= 16 777214。無論如何，這在一個網(wǎng)段都是一個很大的主機數(shù)目。

A類網(wǎng)絡(luò)的合法主機ID：

下面的示例演示了如何確定A類網(wǎng)絡(luò)的合法主機ID。

所有主機位都為0時，得到的是網(wǎng)絡(luò)地址： 10.0.0.0。

所有主機位都為1時，得到的是廣播地址： 10.255.255.255。

合法的主機ID為網(wǎng)絡(luò)地址和廣播地址之間的地址： 10.0.0.1~ 10.255.255.254。注意， 0和255不是合法的主機ID。確定合法的主機地址時，只需記住一點：主機位不能都為零，也不能都為1。

B類地址

在B類地址中，前2 B為網(wǎng)絡(luò)地址，余下的2B為節(jié)點地址，其格式如下：

network 。 network.node. node

例如，在IP地址172.16.30.56 中，網(wǎng)絡(luò)地址為172.16，節(jié)點地址為30.56。

在網(wǎng)絡(luò)地址為2B （每字節(jié)8位）的情況下，有2的16平方種不同的組合，但設(shè)計因特網(wǎng)的人規(guī)定，所有B類網(wǎng)絡(luò)地址都必須以二進制數(shù)10開頭，只留下14位供我們使用，因此有16 384 （2的14次方）個不同的B類網(wǎng)絡(luò)地址。

B類地址用2 B表示節(jié)點地址，因此每個B類網(wǎng)絡(luò)有2的6次方-2 （兩個保留的地址，即全為1和全為0的地址），即65 534個節(jié)點地址。

B類網(wǎng)絡(luò)的合法主機ID：

下面的示例演示了如何確定B類網(wǎng)絡(luò)的合法主機ID。

所有主機位都為0時，得到的是網(wǎng)絡(luò)地址： 172.16.0.0。

所有主機位都為1時，得到的是廣播地址： 172.16.255.255。

合法的主機ID為網(wǎng)絡(luò)地址和廣播地址之間的地址： 172.16.0.1~ 172.16.255.254。

C類地址

C類地址的前3個字節(jié)為網(wǎng)絡(luò)部分，余下的一-個字節(jié)表示節(jié)點地址，其格式如下：

network. network 。 network 。 node

在IP地址192.168.100.102中，網(wǎng)絡(luò)地址為192.168.100，節(jié)點地址為102。

在C類網(wǎng)絡(luò)地址中，前3位總是為二進制110。計算C類網(wǎng)絡(luò)數(shù)的方法如下： 3B為24位，減去3個保留位后為21位，因此有2的21次方（2 097 152）個C類網(wǎng)絡(luò)。

每個C類網(wǎng)絡(luò)都1 B用作節(jié)點地址，因此每個C類網(wǎng)絡(luò)有2的8次方- 2 （兩個保留的地址，即全為1和全為0的地址），即254個節(jié)點地址。