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IP地址是所有网络初级课程里最先涉及到的技术点，对于IP地址的合理规划是网络设计的重要环节，必须拿捏。

IP地址规划的好坏，影响到网络路由协议算法的效率，影响到网络的性能，影响到网络的扩展，影响到网络的管理，也必将直接影响到网络应用的进一步发展。

这要从TCP/IP协议说起，互联网使用的是TCP/IP协议，其中IP协议又是最重要的协议之
一。

数据链路层实现两个直连设备之间的数据传输，网络层的IP协议实现没有直连的两个网络之间的数据传输。

以旅行为例，小美要去一个很远的地方旅行，先计划要乘坐的高铁、地铁、公交车，并且购买相应车票，再制定一个详细行程表，记录乘车时间。

高铁票、地铁票只能在一个区间内移动，就像网络上的数据链路。出发点就像源MAC地址，目的地就像目的MAC地址，整个行程表的作用就相当于网络层，出发点就像源IP地址，目的地就像目的IP地址。

小美如果只有行程表，没有车票，就无法乘坐交通工具到达目的地。相反，小美只有车票，不知道坐什么车，在哪里换乘，恐怕也到不了目的地。

只有两者兼备，既有某个区间的车票又有整个旅行的行程表，才能保证到达目的地。网络中也需要数据链路层和网络层协同工作，才能实现最终目的地址的通信。

在TCP/IP通信中使用IP地址识别主机和路由器。IP地址是逻辑地址，需要手工配置或自动获取，为了保证正常通信，每个设备必须配置IP地址。

IP地址由32位二进制数组成。为了方便记录，将32位的IP地址分为4组，每8位为一组，每组以“.”隔开，再将每组数转换为十进制数。

实际上，网络的发展超乎想象，互联网上的设备远超43亿，年11月25日全球的IPv4地址已经彻底耗尽，但是直到现在大家仍然还在用IPv4，并没有因为地址没了而无法上网。是因为除了IPv6之外，我们使用NAT技术缓解了地址不足的问题。

网络号是设备所在区域的一种标识，网络号相同的设备位于同一个网段内，网络号不同的设备通过路由器实现通信。主机号是在同一个网段中不同设备的标识，不允许同一个网段内出现重复的主机号。

那么IP地址哪几位是网络号？哪几位是主机号？早期是以分类地址区分，现在是以子网掩码区分。

A类IP地址是首位以“0”开头的地址。从第1位到第8位是它的网络号，网络号的范围是0~127。其中0和127被保留，因此有126个可用的A类地址。

后24位是主机号，一个A类地址的主机地址数量就是2的24次方，即个主机地址。

B类IP地址是前两位以“10”开头的地址。从第1位到第16位是它的网络号，网络号的范围是128.0~191.255。其中128.0和191.255属于保留地址，因此有个可用的B类地址。

后16位是主机号，一个B类地址的主机地址的数量就是2的16次方，即个主机地址。

C类IP地址是前三位以“110”开头的地址。从第1位到第24位是它的网络号，网络号的范围是192.0.0~223.255.255。

其中192.0.0和223.255.255属于保留地址，因此有个可用的C类地址。

D类IP地址是前四位以“”开头的地址。从第1位到第32位是它的网络号，网络号的范围是224.0.0.0~239.255.255.255。D类地址没有主机号，用于组播。

当主机号全为0时，表示的是网段信息，非主机地址。当主机号全为1时是广播地址，也不是主机地址。因此在分配IP地址过程中，需要排除这两个地址。

例如一个C类地址192.168.1.0/24最多只有254个可用主机地址，而不是256个。

IP地址中的主机号全部为1的就是广播地址，它是向同一个网段中的所有主机发送数据包。例如一个B类主机地址172.20.1.100的广播地址是172.20.255.255。

组播使用D类地址。因此IP地址前四位是“”开头的，就是组播地址。剩下的28位就是组播的组编号。

组播的地址范围是224.0.0.0~239.255.255.255，其中224.0.0.0~224.0.0.255既可以在同一个网段内实现组播，又可以跨网段给全网所有组员发送组播包。

早期网络地址采用固定网络位长度的方式，使IPv4地址遭到大量浪费。如今网段地址的长度可变，同时也需要一种标识来获取网段地址，以便路由器对数据包进行转发，这种识别码就是子网掩码。

子网掩码用32位的二进制表示，IP地址的网段地址部分设置为

1，IP地址的主机地址部分设置为
0。换句话说，IP地址有多少位网段地址，子网掩码就有多少位取

1，其余都取
0。

例如：201.20.100.25的子网掩码是255.255.255.0，算出它的网段地址。

IP地址和子网掩码的二进制数，分别进行计算。只有当IP地址和掩码都是1时，运算结果为
1。其余情况计算结果都为
0。

201.20.100.25/255.255.255.0可表示为201.20.100.25/24。

VLSM，即可变长子网掩码，它可以对

A、B、C类地址再进行子网划分，以达到充分利用IP地址的目的。

假如一家企业有100台电脑，按以前的办法，只能分配一个C类地址222.222.222.0。但是VLSM可以在一个C类地址上划分出多个子网地址，再分配其中一个容纳主机数量与稍大于企业需求数量的子网地址给企业，这样就可以实现IP地址的合理使用。

计算容纳100台电脑的子网：使用主机号的位数计算出子网的主机地址数量。当主机号有7位时，有126个可用主机地址，可容纳100台电脑。

计算子网地址：C类地址222.222.222.0，网络号长度为32-7=25位，子网掩码为255.255.255.128。可分配222.222.222.0/25使用，222.222.222.128/25是节省出来的未分配的子网地址。

IP地址分为公网地址和私有地址。公网地址是在互联网上使用的，私有地址是在局域网中使用的。

私有地址是一段保留的IP地址。只在局域网中使用，无法在互联网上使用。但是私有地址可以通过NAT技术，将私有地址转换为公网地址接入互联网。

公网IP地址在互联网范围内是唯一的，私有IP地址只要在同一个局域网内唯一即可。在不同局域网内出现相同的私有IP不会影响使用。