IPV4地址和子网理解

1. 前言

虽然IPv6会在未来逐渐替代IPV4，但是IPV4还会在还当长的时间内存在，并继续发挥作用，所以有必要对IPV4地址和子网有个比较清晰的理解。

2. 关于IPV4地址的表示这里不在详述，主要是怎么去理解地址的分类和子网划分。

关于IP地址分类，一般有两种方法，一种是有分类的地址，如分成A,B,C,D,E类地址；另一种是无分类的地址，即把地址看成不固定的分类。一般比较好理解的分类是更倾向于无分类的地址，而把分类地址看成是无分类地址的特殊情况。

3. 无分类地址的思想：

把整个地址空间分成变长的地址块，前缀(prefix)定义网络，后缀(suffix)定义一个节点或设备。这个prefix长度可以是0至32。分类地址可以看成是无分类地址的特殊情况。

A类地址可以看成prefix长度为8的无分类地址；

B类地址可以看成prefix长度为16的无分类地址。

4. 无分类地址的斜线表示法：

对于无分类地址，定义网络时必须给出前缀长度(记为n)，即前缀长度唯一地定义了这个网络地址块。

byte

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byte

.

byte

.

byte

.

/

n (prefix length)

斜线记法(slash notation)的正式名称为无分类域间路由(classless interdomain routing)或者简称为CIDR，发音同单词cider。

网络地址，常常又分为两个部分：一是代表公网的网络ID,一是代表本地主机的主机ID.

>> IP地址:网络ID:主机ID

网络ID:标识一个网络，用于公网传输，即唯一标识一个网络，其长度为这里的前缀长度n，所以，网络ID有时候又称其为网络前缀(或者称为网络地址)，标识主机连入的网络。

主机ID：仅在本地网络内部唯一即可，是局域网内部的ID。

任意地址：

5. 使用地址掩码

将前缀部分位设置为全1，后缀部分设置为全0，就形成地址掩码，提出地址掩码主要是方便使用与或非操作计算首末地址,使用地址掩码可以计算如下：

5.1 计算块中的地址数：NOT(Mask)+1

因为除去前缀部分，地址数据即为主机部分的所有组合再加上首地址。

5.2 块的首地址(网络地址)：块中的任意地址 AND Mask

5.3  块的尾地址：块中的任意地址 OR [NOT(Mask)]

6.  网络地址：即这块地址的首地址。其优点在于，网络上发送数据包时，路由器在路由表中只需要记住这个网络的首地址，住这个网络发送即可，因为主机部分都是相同的，这样大大减小了路由表记录数。

7. 地址块分配原则：

7.1 请求地址址块N:必须是2的幂，原因是上面说过，地址数, 或者反过来，从两公式看出，N必须为2的幂。

7.2  分配的地址块必段是地址空间内连续的地址块，另外，块的首地址必须能被块地址数整除，原因为首地块必须是前缀后面跟32-n个0位构成。即

首地址=10进制前缀x=10进制前缀XN

8. 子网:将地址块再划分成多个更小的网络，将子网分给各个组织使用，即子网，这正是网络分层结构的体现，划分子网时同样需要遵循几个原则。即

8.1 每个子网的地址数应为2的幂。

8.2 每个子网的前缀长度计算公式为

8.3 每个子网的起始地址应该被这个子网的地址总数整除。

9. 专有地址及其说明

专有地址分为5类，分别说明如下：

9.1 this-host address(本机地址)

只有一个地址，即：0.0.0.0/32。为什么这样设计，因为如果主机想要发送数据报，又不知道本机地址，那么使用这个地址作为源地址。

9.2 limited-broadcast(受限的广播地址)

只有一个地址，却255.255.255.255/32。用于向网络中的所有设备发送数据报，路由器会阻止目标主机为该地址的数据包发往本网络之外，即受限的广播，只能在本网络中发送。

9.3 private-address(私有地址)

4个地址块被划分为作为私有地址，分别为：

10.0.0.0/8

172.16.0.0/12

192.168.0.0/6

169.254.0.0/6

9.4 multicast address(多播地址)

   地址块为224.0.0.0/4

9.5 loopback address(环回地址)

环回地址为127.0.0.0/8，其作用为在本机测试基于tcp/ip的程序以及主机内进程间通信，本机既作为服务器，又作为客户端，本地址作为目标地址的数据包不会离开本机，默认使用127.0.0.1，因为首地址是网络地址不能占用，故而从127.0.0.1开始。其实，主机地址可以使用任意地址，不一定要使用127.0.0.1,例如使用127.0.0.2也是可以的，因为tcp/ip协议软件并不会检查主机部分。ping 127.0.0.1和ping 127.0.0.2是一样的效果。