IP编址系列文章（上）
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前言
随着华为公司的不断发展，数据通信这门技术也越来越重要，很多人都开启了数据通信学习，本文就介绍了IP地址，是我们通过数通王国的第九站（我们在文章中使用的是华为的ENSP软件）。
一，什么是IP地址？
IP地址在仅仅是网络层中用于标识一个节点（或者网络设备的接口）。网络标识唯一节点，便于数据包转发。
IP地址用于IP报文在网络层中的寻址。
IP地址就像现实中的地址，可以标识网络中的一个节点，数据就是通过它来找到目的地。类似我们人的身份证号码一样。
二，IP地址的表示方式
我们ipv4的地址的表示的方式
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IPv4格式：点分十进制， 如 192.168.1.1 这个格式一共有32bit等于4个字节
bit:占据一个位置，单位。
字节Byte，1Byte=8bit
二进制：0或者1
IP地址最小是全0：0.0.0.0
IP地址最大是全1：11111111.11111111. 11111111.1111111 化成十进制255.255.255.255
IPv4地址范围：0.0.0.0~255.255.255.255。
问题：计算机能识别二进制？十进制？十六进制？
答：计算机识别二进制的，但人类读写很不方便。需要把二进制转换成十进制。
三，二进制如何转换为十进制呢？
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128 |
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2^(n-1)=1 |
公式：2^(n-1) 其中n代表是（从右边到左边的第几位）
从右边到左边的第1位：2^(1-1)=1
从右边到左边的第2位：2^(2-1)=2
从右边到左边的第3位：2^(3-1)=4
从右边到左边的第4位：2^(4-1)=8
从右边到左边的第5位：2^(5-1)=16
从右边到左边的第6位：2^(6-1)=32
从右边到左边的第7位：2^(7-1)=64
从右边到左边的第8位：2^(8-1)=128
IP地址最大的是255.255.255.255
192.168.1.1/24 变成二进制表示方式：
1100 0000.1010 1000.0000 0001.0000 0001/24
3.1，快速进行IP地址换算
二进制 |
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十进制 |
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64 |
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8 |
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现有一个IP地址如下，请快速换成十进制表示方式：
1110 1001.1010 1101.1001.0001.1110.1001/24
第一字节计算过程如下：
1110 1001.
128+64+32+0+8+0+0+1=233
其他字节类似计算方法：
第二字节1010 1101计算过程:
假设前面四个bit全部是1，则等于128+64+32+16=（128+32）+（64+16）=160+80=240
现在情况是1010 少了64和16，240-80=160
假设后面四个bit全部是1，则等于8+4+2+1=（8+2）+（4+1）=10+5 =15
现在情况是1101 少了2，15-2=13
所以160+13=173
第三字节1001.0001
128+16+1=145
第四字节1110.1001
240-16=224 224+9=233
结果是：233.173.145.233/24 /24 255.255.255.0
四，IP地址构成
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4.1,网络部分
网络部分：用来标识一个网络。网络中会存在许许多多节点（主机）网络号代表是一个范围，所以不能把网络范围配置在具体的一个接口上。
举例：
10.1.12.1/24 这是一个具体的IP地址，代表的是一个单一的节点。类似于一个教室中具体的一个同学。
10.1.12.1/24是一个具体节点，那么它属于哪个网络？10.1.12.0/24
而10.1.12.0/24 是一个网络段，就是一个网络范围，我们在ensp里面演示一下如果配置网络段的情况。
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设备配置：
[AR1-GigabitEthernet0/0/0]ip address 10.1.12.0 24
Error: The specified IP address is invalid.
配置网络段的话路由器就会报错
4.2，主机部分
主机部分：用来区分一个网络内的不同主机。
网络号、主机位这些概念本质含义是什么？
网络号是教室，主机位是该教室中可能存在的同学。
4.3，子网掩码
问题：10.1.12.1 怎么知道网络号和主机位是多少呢？掩码！
掩码作用：用来明确告诉你网络号和主机位在哪里分开！
自然掩码：
/8 A类地址 255.0.0.0
/16 B类地址 255.255.0.0
/24 C类地址 255.255.255.0
掩码特点：从左到右，是连续的0或者1，
解释：
主机地址：192.168.1.1/32，在环回口上配置的时候的一个IP，配其他地方是配不上的，配上了互联的时候也会有问题，只能作为最边缘的一个节点。
五，IP地址寻址
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IP地址寻址的时候先去判断是否是相同的网络
先进行对比双方网络号：
- 网络号相同，说明我们在同一个范围，比如同一个小区或者同一个班级；
- 网络号不同，说明我们不在同一个范围，比如不同的小区或者不同的班级；
六，IP地址分类
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A类，B类，C类，是我们正在使用的单播地址，一对一
D类是组播地址，一对特定
E类用于研究的
解释：
A类地址的第一个比特固定为0，
B类地址的前两个比特固定为10.
C类地址的前三个比特固定为110
IP地址范围：
A类：8 bit， 0.0.0.0~127.255.255.255/8
B类：16 bit，128.0.0.0~191.255.255.255/16
C类：24 bit，192.0.0.0~191.223.255.255/24
七，特殊保留的IP地址
我们通常把一个网络号所定义的网络范围称为一个网段。
网络号：范围，不能直接配置在某个接口；主机位全为0，得出网络地址
广播地址：用于向该网络中的所有主机发送数据的特殊地址。主机位全为1，得出广播地址
举例：10.1.1.1/24
10.1.1.1/24 具体可用IP地址
网络号：10.1.1.0/24
广播地址：10.1.1.255/24
在设备上配置网络号和广播地址
[AR1-GigabitEthernet0/0/0]ip address 10.1.1.0 24
Error: The specified IP address is invalid.报错就证明不是一个可用的地址
[AR1-GigabitEthernet0/0/0]ip address 10.1.1.255 24
Error: The specified IP address is invalid.报错就证明不是一个可用的地址
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举例：10.1.1.0/23
子网掩码：10.1.0000 0001.0000 0000/23
红色的就是网络号，黑色的就是主机位，
主机位全为0，得出网络号：
网络号：10.1.0000 0000.0000 0000/23 10.1.0.0/23
[AR1-GigabitEthernet0/0/0]ip address 10.1.0.0 23
Error: The specified IP address is invalid.报错就证明不是一个可用的地址
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主机位全为1，得出广播地址
网络号：10.1.0000 0001.1111 1111/23 10.1.1.255/23
[AR1-GigabitEthernet0/0/0]ip address 10.1.1.255 23
Error: The specified IP address is invalid.报错就证明不是一个可用的地址
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举例：10.1.1.0/31
10.1.0000 0001.0000 0000/31
网络号：10.1.0000 0001.0000 0000/31 10.1.1.0/31
广播地址：10.1.0000 0001.0000 0001/23 10.1.1.1/31
无可用IP地址~
7,1.IP地址公式
2^n-2 其中n为主机位位数。
10.1.1.0/30
10.1.1.0000 0000/30
网络号： 10.1.1.0/30
广播地址： 10.1.1.3/30
可用地址范围：10.1.1.1/30 10.1.1.2/30
主机位存在2个bit，那么存在几种可能
00 网络号
01 可用IP地址
10 可用IP地址
11 广播地址
2^n-2
192.168.1.0/24 可用IP地址有？
2^8-2=256-2=254
八，公网IP地址
IP地址是由IANA统一分配的，以保证任何一个IP地址在Internet上的唯一性。这里的IP地址是指公网IP地址。
可以直接在互联网上直接传递，不需要NAT转化，但是是有限的并不是每个人都可以使用的，终端太多，都需要去标识，才能去上网传递数据，
九，私网IP地址
实际上一些网络不需要连接到Internet，比如一个大学的封闭实验室内的网络，只要同一网络中的网络设备的IP地址不冲突即可。在IP地址空间里，A、B、C三类地址中各预留了一些地址专门用于上述情况，称为私网IP地址。
9.1，私网IP地址段：
A类：10.0.0.0~10.255.255.255
B类：172.16.0.0~172.31.255.255 #并不是172开头都是私网IP地址，要看范围！
C类：192.168.0.0~192.168.255.255
十，特殊IP地址
IP地址空间中，有一些特殊的IP地址，这些IP地址有特殊的含义和作用，举例如下。
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10,1.环回地址
我们测试电脑网卡有没有问题的时候，我们可以在windows系统上ping自带的环回口上看一下
命令：ping 127.0.0.1
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我们在路由器上配置环回口
配置命令：
[AR1]interface LoopBack 1
[AR1-LoopBack1]ip address 1.1.1.1 32
[AR1]display ip interface brief
执行图
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看图解释：
1.1.1.1/32,physical(物理)和protocol（协议）都是up的，非常稳定，一般用于各种各样的协议建邻居的时候使用。
10.2,本地链路地址
当我们电脑通过DHCP获取不到ip地址的时候，则会获取到169.254.0.0/24,断网也是显示这个
十一，IPv4 vs IPv6
由全球IP地址分配机构，IANA (Internet Assigned Numbers Authority)管理的IPv4地址，于2011年完全用尽。随着最后一个IPv4公网地址分配完毕，加上接入公网的用户及设备越来越多，IPv4地址枯竭的问题日益严重，这是当前IPv6替代IPv4的最大源动力。
对比
IPv4
地址长度：32 bit
地址分类：单播地址、广播地址、组播地址
特点：地址枯竭,包头设计不合理对ARP的依赖，导致广播泛滥……
IPv6
地址长度：128 bit
地址分类：单播地址、广播地址、任播地址
特点：无限地址,简化的报文头部,IPv6地址自动部署……
总结
恭喜你，你通过本章的学习了IP地址，华为数通还有很多宝藏等着你去探险，加油！只为成为更好的自己。
