2.计算机网络_IP地址

IPv4的IP地址

1、分类IP

IP地址的表示方式：

IP地址在整个互联网中是唯一的，指明了连接到某个网络上的一个主机。IP地址用32位二进制数表示，每一个字节代表一段，如下图IP地址即为128.11.3.31。

什么是多归属主机：

当一个主机通过两个网卡同时连接到两个网络时，此时该主机同时拥有两个IP，这种主机被称为多归属主机。

IP地址中常见的二进制数：

• 255：1111 1111
• 128：1000 0000
• 192：1100 0000
• 224：1110 0000
• 240：1111 0000 

特殊的IP地址： 

网络号全为0/1/127、主机号全为1/0 这几类IP是特殊的IP，具体特殊含义如下：

总结：网络全0代表本网络，主机号全0代表广播，网络号127代表回环。 

IP地址的网络号与主机号（2级结构）： 

IP地址的32个位可以分为网络号与主机号两个部分。网络号与主机号所占位数的多少与IP的种类有关，所占位数与IP种类关系如下图：

从上图可以看到，A类IP由0开头，网络号占8位，所以网络号的范围是0~127。A类主机号占24位，所以总共的主机号有2^24个，但主机号全为0或全为1的IP不可用，是特殊功能IP，因此实际可用IP个数为2^24-2。以此类推，各类IP的网络号范围如下：

IP地址的子网号（3级结构）： 

划分子网号的目的是为了解决主机号浪费的问题，子网号是根据需求从主机号中划分出来的。

比如一个拥有10000台主机的组织，如果按照2级结构，需要申请的IP类型应该为B型，但是B型实际可用IP为65533个，这就浪费了大量的IP。

如果使用3级结构划分子网，IP分配过程为：申请的IP类型仍然是B型，但因为10000<2^14，所以可以将16位的主机号分为2位的子网号和14位的主机号，这样就可以将剩余的IP分配给其他的组织。即：该组织的子网号是00，主机号为14位；另一个组织子网号是01，主机号为14位。这样就节约了一些IP资源。

2、CIDR方式处理IP

CIDR是什么：

CIDR就是无分类域间路由选择，也称为误分类编址。它消除了A、B、C类地址以及划分子网的概念，比前面叙述的2级、3级结构更有效的分配IPv4的地址空间。

CIDR如何处理IP：

CIDR将IP的32位分为了网络前缀和主机号这两部分，与2级结构区别是不再事先规定网络号的前缀，而是根据需求去分配网络前缀，即：网络前缀的位数可以是0~32。记作a.b.c.d/n，其中n代表前n位是网络前缀，比如128.14.35.7/20代表高20位是网络前缀，剩余低位是主机号。

计算128.14.35.7/20的网络前缀方法如下：

什么是CIDR地址块：

地址块就是所有网络前缀一样的IP的集合。地址块用二进制代码表示为：<网络编号>*  

下面是20位网络编号的IP的地址块，其中网络编号是10000000 00001110 0010

区分CIDR与2级结构的IP：

CIDR必须在点分十进制记法后有 " /<网络编号位数> ”，如果没有就是2级结构的IP。

什么是地址掩码：

地址掩码也称子网掩码，它是一个32位的数，其中网络编号部分全为1，主机号部分全为0。

例如：20位网络编号的IP的子网掩码为11111111 11111111 11110000 00000000，用CIDR记法记作：255.255.240.0/20，点分十进制记法记作255.255.240.0

默认的地址掩码：

尽管CIDR消除了A、B、C类地址，但依旧存在A、B、C类地址的地址掩码，这些被称为默认地址掩码。

• A：255.0.0.0（A是8位网络号）
• B：255.255.0.0（B是16位网络号）
• C：255.255.255.0（C是24位网络号）

通过掩码计算网络前缀：

子网掩码的目的是让计算机快速从IP中计算出网络地址。计算公式为：IP & 掩码 = 网络地址

IPv6的IP地址

IPv4的每个地址占32位，而IPv6的每个地址占128位，大大扩大了IP地址的资源。

IPv6冒号十六进制记法：

十六进制记法就是用4个十六进制数表示2个字节。原IPv4的记法是用3个十进制数表示1个字节。

十六进制记法中一共有128/8/2=8个部分

什么是零压缩：

零压缩就是在使用十六进制记法时，如果出现了一连串的0，则用 "::" 来表示，而不需要再写0。

注意：在一个IPv6的地址中，只能使用一次零压缩。

           即不存在xxx::xxx::xxx压缩后有两个"::"的情况