网络层—IP地址的三种分类方式

本文主要介绍网络层中的IP地址，其中有三种地址管理方法也将会详细介绍说明

IP地址是给因特网上的每一个主机或者是路由器的每一个接口（注意是接口，而不是主机或者是路由器本身）分配的一个在全世界范围中唯一的32位的标识符。IP地址是由ICANN（Internet Corporation for Assigned Names and Numbers）机构进行分配的。

IP地址现在有三种编址方法：

（1）分类的IP地址

（2）子网的划分

（3）构成超网

下面将依次介绍这三种编址方式：

1、分类的IP地址：

顾名思义，分类的IP地址就是将IP地址划分为了2个固定长度的字段组成，第一个字段是网络号（net-id），代表所连接到的网络。第二个字段是主机号（host-id），代表了主机或者是路由器。在这种编址方式中将IP地址划分了5类，A、B、C、D、E这五类，其中A、B、C三类地址中网络号依次占了8、16、24位，并且在网络号的最开始设置了类别位，分别为0、10、110。前三类都是用于单播的，D类地址（类别位是1110）用于多播，E类地址（类别位是1111）保留下来，为以后使用。

为了提高可读性，常常将32位地址中每隔8位就加上一个点，这叫做点分十进制记法（dotted decimal notation）。也就是我们常在自己电脑上看见的那种形式。

2、子网的划分（subnetting）

对于第一种编址方法，我们可以通过分析得出他的一些缺点：

（1）由于第一种方法将IP地址（单播）分为了三类，而每一类的数量又是固定的，所以就造成了很多机构单位去申请的时候不知道应该选用哪种，例如，申请一个B类地址，利用的连1%都不到，但是如果换为C类地址的话，又考虑到以后可能会扩展，怕地址数量不够。

（2）给每一网络都分配一个网络号，会使得路由表变得很大，这样不仅仅降低了效率，也增加了路由器的成本。

（3）如果某些单位希望立即开通一个网络进行使用，按照第一种编址方法是不能实现的，因为要获取到一个IP地址，必须去ICNAA申请。

为了解决上面叙述的问题，这时候就推出了划分子网的编址方式（也有说法叫子网寻址，子网路由选择），划分子网是给每个单位机构，自己内部的事情，在因特网中是看不见的，因为这个单位机构对因特网仍然表现为一个整体的网络。

在划分子网的编址方法中，IP地址变成了三部分组成（原来只有两个部分，网络号和主机号），网络号，子网号，主机号。子网号是从原来的主机号借来的。

这里还需要了解子网掩码的使用，原因是：IP数据报的首部不能看出源主机或者目的主机所连接的网络是否进行了子网的划分。那么怎么去使用子网掩码呢，子网掩码使用二进制表示的话，网络号和子网号的每一个位上都是1，主机号上的每一个位都是0。然后将三级的IP地址与子网掩码进行逐位的“与”操作，的出来的IP地址就是子网的网络地址。现在因特网的标准规定，对于所有的网络都必须使用子网掩码，同时在路由表中也应该有子网掩码这一栏。

3、构成超网

了解了子网划分的编址方法后，这里还存在这几个问题：

（1）整个IPv4上的地址空间最终将被耗尽（2011年2月3日，IANA就宣布了IPv4地址已经耗尽）

（2）因特网的主干网上的路由表中的项目增加很快

为了解决这两个问题，又有一种编址方式出现了，无分类域间路由选择CIDR（Classless Inter-Domain Routing）。这种新的编址方式将IP地址又从三级地址变成了两级地址，同时，CIDR消除了传统的A、B、C类地址和子网划分的概念，原因是让IPv4的地址更加高效地被分配。取而代之的是，网络前缀（network-prefix）和主机地址，以及“斜线记法”（slash notation），或者是CIDR记法。即在IP地址后面加上斜线/，然后写上网络前缀的位数。

CIDR不使用子网划分只是说不再像以前那样指明哪几个字段是子网字段，但是由于现在仍然有网络在使用子网划分和子网掩码，所以CIDR也使用了32位的地址掩码，同样的，地址掩码也是由1和0组成的，1的个数就是网络前缀的长度。也可以称地址掩码为子网掩码。

使用CIDR来记录IP地址，由于CIDR记法能够表示网络前缀的位数，就产生了CIDR地址块，一个地址块中有很多的地址，在路由器中就利用CIDR地址块来查找目的网络。这种地址的聚合称为路由聚合（route aggregation）或者是构成超网（supernetting）。

由于编址方法变化了，那么在路由器中的项目也应该作相应的改变。现在，每个项目由“网络前缀”和“下一级跳转的地址”组成。当路由器查找路由表的时候发现了不止一条结果，这时候就采用最长前缀匹配（longest-prifix matching）。因为网络前缀越长，地址块中的地址就越少，也就是越具体。