1.IP地址的定义

IP地址(IPv4地址)由32位正整数来表示。TCP/IP通信要求将这样的IP地址分配给每一个参与通信的主机。IP地址在计算机内部以二进制方式被处理。然而，由于人类社会并不习惯于采用二进制方式，需要采用一种特殊的标记方式。那就是将32位的IP地址以每8位为一组，分成4组，每组以“.”隔开，再将每组数转换为十进制数。下面举例说明这一方法。

最多可以允许43亿台计算机连接到网络🙌

2.IP地址的组成

IP地址由网络和主机两部分标识组成

网络标识在数据链路的每个段配置不同的值。网络标识必须保证相互连接的每个段的地址不相重复。而相同段内相连的主机必须有相同的网络地址。IP地址的“主机标识”则不允许在同一个网段内重复出现。

3.IP地址的分类

IP地址分为四个级别，分别为A类、B类、C类、D类。它根据IP地址中从第1位到第4位的比特列对其网络标识和主机标识进行区分。

A类地址：

A类IP地址是首位以“0”开头的地址。从第1位到第8位是它的网络标识。

用十进制表示的话，0.0.0.0~127.0.0.0是A类的网络地址。A类地址的后24位相当于主机标识。因此，一个网段内可容纳的主机地址上限为16,777,214个

B类地址：

B类IP地址是前两位为“10”的地址。从第1位到第16位是它的网络标识。

用十进制表示的话，128.0.0.1~191.255.0.0是B类的网络地址。B类地址的后16位相当于主机标识。因此，一个网段内可容纳的主机地址上限为65,534个。

C类地址：

C类IP地址是前三位为“110”的地址。从第1位到第24位是它的网络标识。用十进制表示的话，192.168.0.0~239.255.255.0是C类的网络地址。C类地址的后8位相当于主机标识。因此，一个网段内可容纳的主机地址上限为254个

D类地址：

D类IP地址是前四位为“1110”的地址。从第1位到第32位是它的网络标识。用十进制表示的话，224.0.0.0~239.255.255.255是D类的网络地址。D类地址没有主机标识，常被用于多播。

4.广播地址

IP地址中的主机地址部分全部设置为1，就成为了广播地址。例如一个IP地址进制表示如下：

10101100.00010100.00000000.00000000

将这个地址的主机部分全部改为1，则形成广播地址：

10101100.00010100.11111111.11111111

再将这个地址用十进制表示，则为172.20.255.255

两种广播：

广播分为本地广播和直接广播两种

在本网络内的广播叫做本地广播。例如网络地址为192.168.0.0/24的情况下，广播地址是192.168.0.255。因为这个广播地址的IP包会被路由器屏蔽，所以不会到达192.168.0.0/24以外的其他链路上。

在不同网络之间的广播叫做直接广播。例如网络地址为192.168.0.0/24的主机向192.168.1.255/24的目标地址发送IP包。收到这个包的路由器，将数据转发给192.168.1.0/24，从而使得所有192.168.1.1~192.168.1.254的主机都能收到这个包。

5.IP多播

同时发送提高效率：

多播用于将包发送给特定组内的所有主机。由于其直接使用IP协议，因此也不存在可靠传输。

在人们使用多播功能之前，一直采用广播的方式。那时广播将数据发给所有终端主机，再由这些主机IP之上的一层去判断是否有必要接收数据。是则接收，否则丢弃。

然而这种方式会给那些毫无关系的网络或主机带来影响，造成网络上很多不必要的流量。况且由于广播无法穿透路由，若想给其他网段发送同样的包，就不得不采取另一种机制。因此，多播这种既可以穿透路由器，又可以实现只给那些必要的组发送数据包就成为必选之路了。

IP多播与地址：

多播使用D类地址。因此，如果从首位开始到第4位是“1110”，就可以认为是多播地址。而剩下的28位可以成为多播的组编号。

从224.0.0.0到239.255.255.255都是多播地址的可用范围🥯

6.子网掩码

现在，一个IP地址的网络标识和主机标识已不再受限于该地址的类别，而是由一个叫做“子网掩码”的识别码通过子网网络地址细分出比A类、B类、C类更小粒度的网络。这种方式实际上就是将原来A类、B类C类等分类中的主机地址部分用作子网地址，可以将原网络分为多个物理网络的一种机制。

自从引人了子网以后，一个IP地址就有了两种识别码。一是IP地址本身，另一个是表示网络部的子网掩码。子网掩码用二进制方式表示的话，也是一个32位的数字。它对应IP地址网络标识部分的位全部为“1”，对应IP地址主机标识的部分则全部为“0”。由此，一个IP地址可以不再受限于自己的类别，而是可以用这样的子网掩码自由地定位自己的网络标识长度。当然，子网掩码必须是IP地址的首位开始连续的“1”

对于子网掩码，目前有两种表示方式。以172.20.100.52的前26位是网络地址的情况为例，以下是其中一种表示方法，它将IP地址与子网掩码的地址分别用两行来表示。

另一种表示方式如下所示。它在每个IP地址后面追加网络地址的位数用“/”隔开。

假定有一个B类的P地址定义了10位子网掩码。

7.CIDR

直到20世纪90年代中期，向各种组织分配IP地址都以A类、B类、C类等分类为单位进行。对于架构大规模网络的组织，一般会分配一个A类地址。反之，在架构小规模网络时，则分配C类地址。然而A类地址的派发在全世界最多也无法超过128个，加上C类地址的主机标识最多只允许254台计算机相连，导致众多组织开始申请B类地址。其结果是B类地址也开始严重缺乏，无法满足需求。

于是，人们开始放弃IP地址的分类，采用任意长度分割IP地址的网络标识和主机标识。这种方式叫做CIDR，意为“无类型域间选路”。根据CIDR,连续多个C类地址就可以划分到一个较大的网络内。CIDR更有效地利用了当前IPv4地址，同时通过路由集中降低了路由器的负担。

例如，应用CIDR技术将203.183.224.1到203.183.225.254的地址合为同一个网络（它们本来是2个C类地址）:

有了CIDR技术，确实相对缓解了全局IP地址不够用的问题。但是IP地址的绝对数本身有限的事实无法改变🤷‍♀️

8.全局地址和私有地址

随着互联网的迅速普及，IP地址不足的问题日趋显著。如果一直按照现行的方法采用唯一地址的话，会有IP地址耗尽的危险。于是就出现了一种新技术。它不要求为每一台主机或路由器分配一个固定的IP地址，而是在必要的时候只为相应数量的设备分配唯一的IP地址。

尤其对于那些没有连接互联网的独立网络中的主机，只要保证在这个网络内地址唯一，可以不用考虑互联网即可配置相应的IP地址。不过，即使让每个独立的网络各自随意地设置IP地址，也可能会有问题。于是又出现了私有网络的IP地址。它的地址范围如下所示：

包含在这个范围内的IP地址都属于私有IP,而在此之外的IP地址称为全局IP

全局IP地址基本上要在整个互联网范围内保持唯一，但私有地址不需要。只要在同一个域里保证唯一即可。在不同的域里出现相同的私有IP不会影响使用。

私有IP地址结合NAT技术已成为现在解决IP地址分配问题的主流方案。