IP地址分类

承上篇咱们知道，IP处于TCP/IP模型的网络层阶段，IP为互联网提供不安全的交付，在TCP/IP体系中，IP地址是一个最基本的概念，必定要把它弄清楚。

1. IP地址及其表示方法

以前提到在IP网络中，整个的互联网就是一个单一的、抽象的网络。IP地址就是给互联网上的每一台主机(或路由器)的每个接口分配一个在全世界范围内是惟一的32位的标识符。IP地址的结构使咱们能够在互联网上很方便地进行寻址。IP地址如今由互联网名字和数字分配机构ICANN (Internet Corporation for Assigned Names and Numbers)进行分配。

所谓“分类的IP地址”就是将IP地址划分为若干个固定类，每一类地址都由两个固定长度的字段组成，其中第一个字段是网络号(net-id)，它标志主机(或路由器)所链接到的网络。一个网络号在整个互联网范围内必须是惟一的。第二个字段是主机号(host-id)，它标志该主机(或路由器)。一台主机号在它前面的网络号所指明的网络范围内必须是惟一的。由
此可见，一个IP地址在整个互联网范围内是惟一的。这种两级的IP地址能够记为{<网络号>，<主机号>}。

对主机或路由器来讲，IP地址都是32位的二进制代码。为了提升可读性，咱们经常把32位的IP地址中的每8位插入一个空格(但在机器中并无这样的空格)。为了便于书写，可用其等效的十进制数字表示，而且在这些数字之间加上一个点。这就叫作点分十进制记法(dotted decimal notation)。显然，128.11.3.31比10000000 00001011 00000011 00011111书写起来要方便得多。

2. 经常使用的三种类别的IP地址

IP地址具备如下一些重要特色：

1）每个IP地址都由网络号和主机号两部分组成。

有两个好处：IP地址管理机构在分配IP地址时只分配网络号(第一级)，而剩下的主机号(第二级)则由获得该网络号的单位自行分配；路由器仅根据目的主机所链接的网络号来转发分组(而不考虑目的主机号)，这样就可使路由表中的项目数大幅度减小，从而减少了路由表所占的存储空间以及查找路由表的时间。

2）实际上IP地址是标志一台主机(或路由器)和一条链路的接口。

当一台主机同时链接到两个网络上时，该主机就必须同时具备两个相应的IP地址，其网络号必须是不一样的。这种主机称为多归属主机(multihomed host)。因为一个路由器至少应当链接到两个网络，所以一个路由器至少应当有两个不一样的IP地址。

3）用转发器或网桥链接起来的若干个局域网仍为一个网络，由于这些局域网都具备一样的网络号。具备不一样网络号的局域网必须使用路由器进行互连。

4）在IP地址中，全部分配到网络号的网络(不论是范围很小的局域网，仍是可能覆盖很大地理范围的广域网)都是平等的。所谓平等，是指互联网同等对待每个IP地址。

3. IP地址与硬件地址

在局域网中，因为硬件地址已固化在网卡上的ROM中。所以经常将硬件地址称为物理地址。由于在局域网的MAC帧中的源地址和目的地址都是硬件地址。所以硬件地址又称为MAC地址。物理地址、硬件地址和MAC地址经常做为同义词出现。要弄懂主机的IP地址与硬件地址的区别。

下图说明了这两种地址的区别。从层次的角度看，物理地址是数据链路层和物理层使用的地址，而IP地址是网络层和以上各层使用的地址，是一种逻辑地址(称IP地址为逻辑地址是由于IP地址是用软件实现的)。

要强调指出如下几点：

1）在IP层抽象的互联网上只能看到IP数据报。发送过程当中IP地址不会变化。举个例子，虽然IP数据报从IP1发往IP2要通过路由器R1和R2的两次转发，但在它的首部中的源地址和目的地址始终分别是IP1和IP2。

2）虽然在IP数据报首部有源站IP地址，但路由器只根据目的站的IP地址的网络号进行路由选择。

3）在局域网的链路层，只能看见MAC帧。IP数据报被封装在MAC帧中。MAC帧在不一样网络上传送时，其MAC帧首部中的源地址和目的地址会发生变化。举个例子，MAC帧从IP1发往IP2要通过路由器R1和R2的两次转发，它的首部中的源地址和目的地址会因转发而发生变化，可是， MAC帧的首部的这种变化，在上面的IP层上是看不见的。

4）尽管互连在一块儿的网络的硬件地址体系各不相同，但IP层抽象的互联网却屏蔽了下层这些很复杂的细节。只要咱们在网络层上讨论问题，就可以使用统一的、抽象的IP地址研究主机和主机或路由器之间的通讯。上述的这种“屏蔽”概念是一个颇有用、很广泛的基本概念。

以上这些概念是计算机网络的精髓所在，对这些重要概念务必仔细思考和掌握。