IP地址是分配給IP網絡中每臺機器的數字標識符，它指出了設備在網絡中的具體位置。

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絡接口卡(NIC)中,用于在本地網絡中尋找主機。IP地址讓一個網絡中的主機能夠與另一個網絡中的主機通信,而不管這些主機所屬的LAN是什么類型的。

[[337592]]

IP術語 

• 比特一個比特相當于一位，其取值為1或0。
• 字節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。
• 網絡地址在路由選擇中， 使用它將分組發送到遠程網絡,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送給網絡中所有節點的地址，這樣的例子包括：255.255.255.255,表示所有網絡中的所有節點：172.16.255.255, 表示網絡172.16.0.0 中的所有子網和主機; 0.255.255.25, 表示網絡10.0.0.0中的所有子網和主機。

[[337593]]

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地址是一種結構化(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,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,即地址由網絡部分和主機部分組成，或者由網絡部分、子網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-部分是區號, 指定了一個非常大的區域;第二部分是前綴，將范圍縮小到本地呼叫區域;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構: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絡地址，另一部分作為子網和主機部分或節點地址。

下面討論IP網絡編址以及各種可用于給網絡編址的地址類型。

1網絡地址

網絡地址(也叫網絡號)唯- -地標識網絡。在同-一個網絡中，所有機器的IP地址都包含相同的網絡地址。例如，在IP地址172.16.30.56中，172.16 為網絡地址。網絡中的每臺機器都有節點地址,節點地址唯-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)而不是網絡(群體)。這一編號也稱主機地址。在IP 地址172.16.30.56中，30.56 為節點地址。

設計因特網的人決定根據網絡規模創建網絡類型。對于少量包含大量節點的網絡,他們創建了A類網絡;對于另一種極端情況的網絡，他們創建了C類網絡，用來指示大量只包含少量節點的網絡;介于超大型和超小型網絡之間的是B類網絡。

網絡的類型決定了IP 地址將如何劃分成網絡部分和節點部分。圖3-13總結了這3類網絡。

為確保高效的路由選擇,設計因特網的人對每種網絡地址的前幾位做了限制。例如，由于路由器知道A類網絡地址總是以0打頭，因此只需閱讀地址的第一位，從而提高轉發分組的速度。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類地址可用于給網絡中的主機編址。)

(1) A類網絡地址范圍

IP編址方案設計師指出，A類網絡地址的第一個字節的第一位必須為0,這意昧著A類地址第一個字節的取值為0~ 127。請看下面的網絡地址：

0xxxxxxx

如果將余下的7位都設置為0,然后將它們都設置為1,我們便可獲得A類網絡地址的范圍：

00000000 = 0

01111111 = 127

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

(2) B類網絡地址范圍

RFC規定，B類網絡地址的第一個字節的第一位必須為1,且第二位必須為0。如果將余下的6位全部設置為0,再將它們全部設置為1,便可獲得B類網絡地址的范圍:

10000000 = 128

10111111 = 191

正如你看到的，B類網絡地址第一個字節的取值為128~ 191。

(3) C類網絡地址范圍

RFC規定，C類網絡地址的第一個字節的前兩位必須為1,而第三位必須為0。我們可按前面的方法將二進制轉換為十進制，以找出C類網絡地址的范圍:

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類網絡地址范圍

第一個字節為224~ 255的地址被保留用于D類和E類網絡。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，網絡管理員不能將它們分配給節點。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。

A類地址

在A類地址中，第一個字節為網絡地址，余下的3B為節點地址。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為網絡地址，22.102.70 為節點地址。在該網絡中，每臺機器的網絡地址都為49。

A類網絡地址長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類網絡。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 )個網絡。讓問題更復雜的是，全0網絡地址( 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類網絡地址。也就是說，實際可以使用的A類網絡地址數為128-2= 126。

注意：IP地址127.0.0.1用于測試一個節點上的IP棧，不能用作主機地址。然而，該環回地址為運行在同一臺設備上的TCP/IP 應用程序和服務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)用于表示機器的節點地址。這意味著有2*( 16777216種組合),因此每個A類網絡可使用的節點地址數為16 777 216。由于全0和全1的節點地址被保留，A類網絡實際可包含的最大節點數為24-2= 16 777214。無論如何，這在一個網段都是一個很大的主機數目。

A類網絡的合法主機ID：

下面的示例演示了如何確定A類網絡的合法主機ID。

• 所有主機位都為0時,得到的是網絡地址: 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為網絡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為網絡地址，余下的2B為節點地址，其格式如下:

network . network.node. node

例如，在IP地址172.16.30.56 中，網絡地址為172.16,節點地址為30.56。

在網絡地址為2B (每字節8位)的情況下，有2的16平方種不同的組合,但設計因特網的人規定，所有B類網絡地址都必須以二進制數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類網絡地址。

B類地址用2 B表示節點地址，因此每個B類網絡有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個節點地址。

B類網絡的合法主機ID：

下面的示例演示了如何確定B類網絡的合法主機ID。

• 所有主機位都為0時，得到的是網絡地址: 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為網絡地址和廣播地址之間的地址: 172.16.0.1~ 172.16.255.254。

[[337594]]

C類地址

C類地址的前3個字節為網絡部分，余下的一-個字節表示節點地址，其格式如下:

network. network . network . node

在IP地址192.168.100.102中，網絡地址為192.168.100,節點地址為102。

在C類網絡地址中，前3位總是為二進制110。計算C類網絡數的方法如下: 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類網絡。

每個C類網絡都1 B用作節點地址，因此每個C類網絡有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個節點地址。

C類網絡的合法主機ID：

下面的示例演示了如何確定C類網絡的合法主機ID。

• 所有主機位都為零時，得到的是網絡地址: 192. 168.100.0。
• 所有主機位都為1時，得到的是廣播地址: 192.168.100.255。

合法的主機ID為網絡地址和廣播地址之間的地址: 192.168.100.1 ~ 192.168.100.254。