浅谈Ip地址

引言：2个月之前自己对IP地址的认识仅仅局限于它是OSI参考模型中网络层的协议之一，使用它可以标识网络中的主机；后来在“刷题”的过程中遇到子网，子网掩码等概念时自己就蒙圈了；今天简单总结一些自己这段时间学习Ip地址部分笔记：
1：什么是IP地址？
IP：Internet Protocol网络之间互联的协议；为于OSI参考模型中的第三层网络层；
IP地址：是IP的组成部分，给因特网上的每一台主机（或者路由器）的一个接口分配一个全世界范围内唯一的32位的标识符；
2：IP地址的构成：
IP地址的编址方法共经历了3个阶段：
A:分类的IP地址
B:子网的划分
C:构成超网
分类的IP地址：将IP地址划分为若干个固定类，每一类地址都是由两个固定长度的字段组成，其中一个字段是网络号，它是标志主机所连接的网络。第二个字段是主机号，表示该主机（或者路由器）；
3：两级IP地址的分类

ip地址.png
A类地址的网络号占一个字节，只有七位可以使用，（第一位固定为0）；可以使用的网络号是126个（2^{7-2）；IP地址全为0是IP地址的保留地址，意思是“本网络”。第二：网络号为127即（01111111）保留作为本地软件回环测试本主机的进程之间的通信之用；目标地址为环回地址的IP数据永远不会出现在任何网络上；共有2}32个地址。整个A类地址空间共有2^31个地址；占整个IP地址空间的50%；
B类地址的网络号字段有2个字节，但前面两位（10）已经固定了；实际上B类地址128.0.0.0是不进行指派的，可以指派的B类最小的地址为128.1.0.0；B类地址可以指派的网络树为：2^{14-1；B类地址每一个网络的最大主机数是2}16-2;扣除全为0和1的主机号；占全部IP地址空间的25%；
C类地址有3个字节的网络号，最前面的3位是（110），还有21位可以进行分配。C类网络地址192.0.0.0也是不进行指派的，可以指派的C类最小地址为192.0.1.0；
D类地址多用于多播（一对多通信）；
E类地址保留为今后所用；
二：划分子网：
1：为什么要划分子网？
A:IP地址空间的利用率有时很低！
B:给每一个物理网络分配一个网络号会使路由表变得特别大从而使得网络性能降低；
C:两级IP地址不够灵活；
为了解决上述问题，1985年在IP地址中增加了一个“子网号字段”使两级IP地址变为三级IP地址；这种做法又称为：划分子网或者子网寻址或者子网路由选择；
2：怎么划分？
A:一个拥有许多物理单位的网络，根据实际情况将这多个物理网络划分为若干个子网。划分子网属于组织内部做的事，对企业外部而言仍然表现为一个网络；
B:划分子网的方法：从网络的主机号借用若干位作为子网号，主机号就相应的减少多少位；所以在企业内部IP地址就由二级变成三级：网络号-子网号-主机号；
C:凡是由其他网络发送到组织内某个主机的数据，还是会根据IP数据包中目标网络号找到连接到本单位网络上的路由器。但此路由器在接受到IP数据包之后，再按照目标网络号和子网络号找到目标子网，将IP数据包交付目标主机；
3：数据报到达了路由器R，他是怎么将该数据报发到相应的子网？
由于单从数据包的首部我们是无法判断源主机或者目标主机是否使用了子网划分；为了解决该问题，提出了子网掩码的概念！
IMG_1611.JPG
IMG_1614.JPG ]
如下图所示： 具体表示.JPG
图a：IP地址为145.13.3.10的主机
图b：是这个两级IP地址的子网掩码；
图c：同一地址的三级IP地址结构；也就是说现在从原来的16为的主机号中拿出了8位作为子网号，而主机号则有16位减少到8位；现在子网号为3的网络地址是145.13.3.0（既不是原来两级IP地址的网络地址145.13.0.0，又不是简单的子网号3）为了是路由器R1能够方便的从目标的IP地址中提取到子网的网络地址，路由器R1就要使用三级IP地址的子网掩码。
图d：就是三级IP地址的子网掩码，32位，由一串1和跟随的一串0组成；子网掩码中的1对应IP地址原来二进制中的16位网络号加上新增加的8位子网号，而子网掩码中的0对应现在的8位主机号。PS：虽然在RFC并没有规定子网掩码中的1必须是连续的，但是我们极力推荐子网掩码中使用连续的1，以免出现差错；
使用子网掩码的好处就是：不管网络有没有划分子网只要把子网掩码和IP地址进行逐位“与”（AND）运算得出的就是子网的网络地址（145.13.3.0）；