网络地址

ipv4：一共32bit，4个字节（Byte），用点分十进制表示，每8位(一个字节)一组（2⁰~2⁸），分为4组，最小全0，最大全1
一般来讲分为网络号+主机号，由于子网和超网的存在，所以这个网络号的位数还得根据子网掩码的位数来判定！

1. 主机号全0的作为网络号。
   主机号全1的作为特定网络的所有主机的广播地址，又叫直接广播地址。
2. 全零的ip地址（0.0.0.0）地址指任意网络（一般在有缺省值的路由表中有看到）。
   全1的IP地址（255.255.255.255）是当前网络的广播地址，又叫受限广播地址或有限广播地址。在任何情况下，路由器都不转发目的地址为受限的广播地址的数据报，这样的数据报仅出现在本地网络中。

直接广播地址和有限广播地址区别：

1. 在主机不知道本机所处的网络时（如主机的启动过程中），只能采用有限广播方式，通常由无盘工作站启动时使用，希望从网络IP地址服务器处获得一个IP地址。
2. 有限广播的数据包里不包含自己的ip地址，而直接广播地址里包含自身的ip地址有限广播的数据包里不包含自己的ip地址，而直接广播地址里包含自身的ip地址
3. 有限广播将广播限制在最小的范围内。如果采用标准的IP编址，那么有限广播将被限制在本网络之中。标准的Ip地址可以划分子网，就用到直接广播地址，每个子网就对应一个直接广播地址。
4. 受限广播可以用在计算机不知道自己IP地址的时候，比如向DHCP服务器索要地址时、PPPOE拨号时等。
   直接广播可用于本地网络，也可以跨网段广播，比如主机192.168.1.1/30可以发送广播包到192.168.1.7/30，使主机192.168.1.5/30也可以接收到该数据包，前提是之间的路由器要开启定向广播功能.
   另外，无论是何种广播，它第二层目的MAC地址都是FF-FF-FF-FF-FF-FF，这样交换机也就可以往外flood广播包

回送地址是分配给回送接口的地址，回送地址即主机IP堆栈内部的IP地址，主要用于网络软件测试以及本地机进程间通信，无论什么程序，一旦使用回送地址发送数据，协议软件立即返回之，不进行任何网络传输。发送到此IP地址的任何内容都将返回并作为本地主机上的IP输入。在IPv4中，回送地址是127.x.x.x.
TCP/IP协议规定：含网络号为127的分组不能出现在任何网络上；主机和路由器不能为该地址广播任何寻址信息。
ping应用程序可以发送一个将回送地址作为目的地址的分组，以测试IP软件是否接受或发送一个分组。一个客户进程可以使用回送地址来发送一个分组给本机的另一个进程，用来测试本地进程之间的通信情况。

有类地址空间的划分：
A类地址：前导位0，网络号占4组中的前1组，1.0.0.0~127.255.255.255，第一个网络可分配的主机范围1.0.0.1-1.255.255.254
B类地址：前导位10，网络号占4组中前2组，128.0.0.0~191.255.255.255，第一个网络可分配的主机范围128.0.0.1-128.0.255.254
C类地址：前导位110，网路号占4组中的前3组，192.0.0.0~223.255.255.255，第一个网络可分配的主机范围192.0.0.1-192.0.0.254
D类地址：前导位1110，用于组播，224.0.0.0~239.255.255.255
E类地址：前导位11110，用于保留号，240.0.0.0~247.255.255.255

注意：

1. 为什么我A类地址的第一个网络可分配的主机地址我没写0.0.0.1~0.255.255.254？
   因为我这么写的话那么这个网络的网络号就是0.0.0.0，而0.0.0.0为任意网络在路由表中有特殊用途，所以不能用！
2. A类地址到底有多少块可以进行分配呢？
   从 前导位0+7个0 到 前导位0+7个1 首先有7位可以进行分配，也就是2⁷（128）个网络，总共看起来应该是128块地址空间，但是全0的和全1的（这里的全0和全1指的是网络位，不含前导位）都有特殊用途，0.0.0.0在路由表中用，127.x.x.x在回环地址中用，还有一个是私有地址的10.x.x.x也不分配，所以去掉三个网络了，那么A类地址可分配的数量为128-3=125个！！！
3. 关于某网络可分配主机的数量，别忘了全0的代表网络号，全1的代表广播地址，都不能分配给主机，所以一般计算主机数量的时候需要减2！！！
4. 关于某类地址可分配网络的数量，原则上是根据网络号的位数，注意不加前导码，因为前导码是固定不变的。例如A类原则是2⁷个网络，B类原则是2¹⁴个网络，C类是2²¹个网络，这只是原则上，你还需要去掉一些有特殊用途的网络号！！只有A类地址减了0.0.0.0和127.x.x.x和10.x.x.x，而其余的B类，C类可能只有私有地址需要减，并且私有地址牵扯的网络号不少，所以减的网络可能会很多，但是在计算机的一些考试中，B类和C类可分配的网络数量都不用减，直接用2的几次方表示即可。自我感觉原因是：A类地址少比较宝贵，所以需要具体分析，需要精确，而B类和C类网络较多，所以有的地方可以忽略。
5. 关于A类地址中为什么全0的网络不能用问题？
   因为网络位全0有个特殊的用途是：指定这个网络上的特定主机地址。
   当一个主机或一个路由器向本网络的某个特定的主机发送一个分组，那么它就需要使用“这个网络上特定主机”地址。而“这个网路上的特定主机”的网络号位全0，主机号为确定的值。这样的分组被限定在本网内部，由主机号对应的主机接收。

例如：主机要向本网络中的某个主机（IP地址为201.161.20.18）发送一个分组，那么需要使用“这个网络上的特定主机地址”，这个地址为0.0.0.18

二进制和十进制中关于个数和权重区分，也就是数量的多少和值的大小之间的区分：
我们知道点分十进制是每8位二进制化成一个十进制的值来表示，那么根据下图的128+64+32+16+8+4+2+1=255，所以我们最大的值是255

但是数量的多少，例如问主机的数量多少，网络数量的多少时
0如果当值来算，加上没什么意义，但是0如果当做数量来算，它可以当做一个数，可以在原有数量上加1。举个简单的例子：假设现在就看2位二进制
如果这2位二进制都是1的话化为十进制那么为2+1=3，但是2位二进制可以表示的状态或所代表的数量却是2²=4，分别是00,01,10,11，也就是可以表示4个数量，例如可以表示4个网络，可以表示4台主机等等。经过计算发现，数总是比值多了1，这个1其实就是全0的存在，因为0不代表值，但是全0却可以代表一个数，例如代表一个网络号等等。所以你要看好你算的是值大小还是数量多少

私有地址：
A类：10.0.0.0~10.255.255.255
B类：172.16.0.0~172.31.255.255
C类：192.168.0.0~192.168.255.255

子网：一个大网络化成多个小网络，但从外部来看，仍然是一个网络。有利于优化网络性能，改善网络管理。划分子网后，每一个子网也可以称为是一个网络。所以我们无法从一开始的分类来确定网络号了，从以前的二级结构“网络号+主机号”变成了三级机构“网络号+子网号+主机号”，其实本质上网络号得到了扩展，此时的网络号变成了原先的网络号+子网号，此时引入了子网掩码的概念。
子网掩码（子网屏蔽码）：从一个ip地址中提取出子网号，格式和ip格式一样，32bit组成，用连续的1和连续的0来表示。有多少个网络位就有多少个1
掩码的概念同样适用没有子网划分的ABC类地址。
划分子网需要扩展网络号，从原先的ABC类分类的主机号中借位来划分出子网，借一位划分成2¹个子网，借2位划分出2²个子网。。。。。。以此类推，借的位也变成网络位的一部分，相应的主机号的数量也减少了。

例如：一个标准的B类网络16个网络位16个主机位需要划分·64个子网，16个的网络位不变，因为2⁶=64,所以需要从主机位上借6位，此时网络位变成了16+6=22位，而主机位变成了16-6=10位，那么此时子网掩码由原来的标准B类子网掩码255.255.0.0，变成了现在的255.255.252.0，也可以这样表示子网掩码“/22”。这个252就是6个1和2个0的二进制转化的10进制。

可变长子网掩码（Variable Length Subnet Mask）：IP协议允许使用变长子网的划分，在某种情况下，需要在子网划分时可以设计子网号长度是不同的。支持无类路由可以使用VLSM，有类路由选择网络中不能使用VLSM
**无类域间路由（CIDR：Classless Inter-Domain Routing）**技术：将剩余的IP地址不是按照标准的地址分类规则分配，而是以可变大小的块方法进行分配。ISP、大学、机关与公司在确定IP地址结构时，不是限制于标准分类的IP地址结构，而是根据对IP地址管理和路由器的需要来灵活地决定。


构建超网就是CIDR技术的一个应用：将多个C类IP地址归并到单一的网络中，并且在路由表中使用一项来表示这些C类IP地址。
还有一个CIDR的应用就是路由聚合。
聚合方法：就是先将这些小的网络化成二进制，然后找到前面完全相同的部分，拿出来，后面不同的部分全部写0，就可以找到聚合的网络号了。
超网：多个小网络合成一个大网络，正好与子网划分相反，用的是CIDR技术

NAT－Network Address Translation 网络地址转换：与外界通信接口是公网地址，内部通信用私有地址，私有地址与公网地址的转换。当私有网络内的主机要与位于公网上的主机进行通讯时必须经过地址转换，将其私有地址转换为合法公网地址才能对外访问。

例如：设局域网内部网络的地址是10.0.0.0网段，而对外的正式IP地址是202.196.3.23 。内部的主机10.1.1.48访问外网的服务器202.18.245.251。主机10.1.1.48发出一个数据报文，选择一个源端口6084，目的端口为80。在通过代理服务器后，该报文的源地址和端口可能改为202.196.3.23:32814，目的地址与端口不做改变。在代理服务器(NAT路由器)中维护着一张地址端口对应表。当外部网络的WWW服务器返回结果时，代理服务器会将结果数据报文中的目的IP地址及端口转化为10.1.1.48:6084。这样，内部主机10.1.1.48就可以访问外部的服务器了。

NAT技术类型：

1. 静态NAT:一个全局地址对应一个专用地址，一般在配置固定对外服务器的时候用
2. 动态地址NAT:一个全局对应多个专用地址，但是同时不行。例如：4个全局，6个专用，同一时间也只能转换4个
3. 网络地址端口转换NAPT:一个全局对应多个专用，可以同时，因为通过的是端口区分！

IPV6: 同样存在特殊用途地址和广播地址

128bit，用冒号十六进制来表示，每16个二进制一个组，可以分为8组，每一组中的4个二进制转化为一个一十六进制数表示，则可以用4个十六进制数表示。
1个十六进制=2⁴=4个二进制=4个bit
128bit/4bit =32个十六进制数表示
分8组，每组4个十六进制

例如：

段内压缩：每一段前面的0可以省略，例如：0002可压缩，2000不能压缩
段间压缩：连续的0可以用：：表示，但是只能压缩一次，也就是双冒号只能出现一次，如果出现2次就无法判断这两个双冒号分别压缩了几个0

上图例子说明前48个bit位表示网络，后面80个bit代表主机

判断ipv6地址是否正确：先看有没有多个双冒号，再看有效0是否也省了，再看是否8段（多于8段错，少于8段必须有双冒号，已经有8段但还有双冒号也错，因为有双冒号至少省略了一个段）

一些零碎的知识：
DHCP:动态地址分配
ARP:IP地址到MAC地址的解析