IP地址和子网划分学习笔记之《IP地址详解》

在学习IP地址和子网划分前，必须对进制计数有必定了解，尤为是二进制和十进制之间的相互转换，对于咱们掌握IP地址和子网的划分很是有帮助，可参看以下目录详文。

IP地址和子网划分学习笔记相关篇章：

一、IP地址和子网划分学习笔记之《预备知识：进制计数》

二、IP地址和子网划分学习笔记之《IP地址详解》

三、IP地址和子网划分学习笔记之《子网掩码详解》

四、IP地址和子网划分学习笔记之《子网划分详解》

五、IP地址和子网划分学习笔记之《超网合并详解》

1、IP地址和MAC地址

一、MAC地址

MAC（Media Access Control，介质访问控制）地址，或称为物理地址，也叫硬件地址，用来定义网络设备的位置，MAC地址是网卡出厂时设定的，是固定的（但能够经过在设备管理器中或注册表等方式修改，同一网段内的MAC地址必须惟一）。MAC地址采用十六进制数表示，长度是6个字节（48位），分为前24位和后24位。

一、前24位叫作组织惟一标志符（Organizationally Unique Identifier，即OUI），是由IEEE的注册管理机构给不一样厂家分配的代码，区分了不一样的厂家。
二、后24位是由厂家本身分配的，称为扩展标识符。同一个厂家生产的网卡中MAC地址后24位是不一样的。

MAC地址对应于OSI参考模型的第二层数据链路层，工做在数据链路层的交换机维护着计算机MAC地址和自身端口的数据库，交换机根据收到的数据帧中的“目的MAC地址”字段来转发数据帧。

二、IP地址

IP地址（Internet Protocol Address），缩写为IP Adress，是一种在Internet上的给主机统一编址的地址格式，也称为网络协议（IP协议）地址。它为互联网上的每个网络和每一台主机分配一个逻辑地址，常见的IP地址，分为IPv4与IPv6两大类，当前普遍应用的是IPv4，目前IPv4几乎耗尽，下一阶段必然会进行版本升级到IPv6；如无特别注明，通常咱们讲的的IP地址所指的是IPv4。

IP地址对应于OSI参考模型的第三层网络层，工做在网络层的路由器根据目标IP和源IP来判断是否属于同一网段，若是是不一样网段，则转发数据包。

三、IP地址格式和表示

在计算机二进制中，1个字节 = 8位 = 8bit（比特）

①IP地址格式和表示

IP地址(IPv4)由32位二进制数组成，分为4段（4个字节），每一段为8位二进制数（1个字节）
每一段8位二进制，中间使用英文的标点符号“.”隔开

因为二进制数太长，为了便于记忆和识别，把每一段8位二进制数转成十进制，大小为0至255。
IP地址的这种表示法叫作“点分十进制表示法”。
IP地址表示为：xxx.xxx.xxx.xxx
举个栗子：210.21.196.6就是一个IP地址的表示。

②理解2的指数幂

2的幂也称为2的指数，还能够称为2的次方，如2的2次方、2的3次方等等，任何数的0次方都等于1。
在IP地址中，0次方到7次方恰好为8位，这对于IP地址二进制转换为十进制很是方便。
举个栗子：11010010 = 1×2^7+1×2^6+0×2^5+1×2^4+0×2^3+0×2^2+1×2^1+0×2^0 = 128+64+0+16+0+0+2+0 = 210

咱们须要记住上图的2的幂的结果，不须要死记硬背，这个是有技巧的，从上图来看，很容易发现，因为是2的幂，全部相邻的幂的先后都是相差2倍，因此只要知道其中一个幂值，就知道相邻的幂的值。

四、IP地址的组成

IP地址=网络地址+主机地址，好比：

计算机的IP地址由两部分组成，一部分为网络标识，一部分为主机标识，同一网段内的计算机网络部分相同，主机部分不一样同时重复出现。路由器链接不一样网段，负责不一样网段之间的数据转发，交换机链接的是同一网段的计算机。经过设置网络地址和主机地址，在互相链接的整个网络中保证每台主机的IP地址不会互相重叠，即IP地址具备了惟一性。

五、IP地址与MAC地址区别

• 长度不一样：IP地址为32位（二进制），MAC地址为48位（十六进制）。
• 分配依据不一样：IP地址的分配是基于网络拓扑，MAC地址的分配是基于制造商。
• 寻址协议层不一样：IP地址应用于OSI第三层（网络层），而MAC地址应用在OSI第二层（数据链路层）。

六、IP地址与MAC地址的做用和关系

IP和MAC二者之间分工明确，默契合做，完成通讯过程。在数据通讯时，IP地址专一于网络层，网络层设备（如路由器）根据IP地址，将数据包从一个网络传递转发到另一个网络上；而MAC地址专一于数据链路层，数据链路层设备（如交换机）根据MAC地址，将一个数据帧从一个节点传送到相同链路的另外一个节点上。IP和MAC地址这种映射关系由ARP（Address Resolution Protocol，地址解析协议）协议完成，ARP根据目的IP地址，找到中间节点的MAC地址，经过中间节点传送，从而最终到达目的网络。

计算机在和其余计算机通讯以前，首先要判断目标IP地址和本身的IP地址是否在一个网段，这决定了数据链层的目标MAC地址是目标计算机的仍是路由器接口的MAC地址。数据包的目标IP地址决定了数据包最终到达哪个计算机，而目标MAC地址决定了该数据包下一跳由哪一个设备接收，不必定是终点。

2、IP地址的分类

一、IP地址分类详解

IP地址分A、B、C、D、E五类，其中A、B、C这三类是比较经常使用的IP地址，D、E类为特殊地址。

①、A类地址

1. A类地址第1字节为网络地址（最高位固定是0），另外3个字节为主机地址。
2. A类地址范围：1.0.0.0 - 126.255.255.255，其中0和127做为特殊地址。
3. A类网络默认子网掩码为255.0.0.0，也可写做/8。
4. A类网络最大主机数量是256×256×256-2=166777214（减去1个主机位为0的网络地址和1个广播地址）。

在计算机网络中，主机ID所有为0的地址为网络地址，而主机ID所有为1的地址为广播地址，这2个地址是不能分配给主机用的。

②、B类地址

1. B类地址第1字节（最高位固定是10）和第2字节为网络地址，另外2个字节为主机地址。
2. B类地址范围：128.0.0.0 - 191.255.255.255。
3. B类网络默认子网掩码为255.255.0.0，也可写做/16。
4. B类网络最大主机数量256×256-2=65534。

③、C类地址

1. C类地址第1字节（最高位固定是110）、第2字节和第3个字节，另外1个字节为主机地址。
2. C类地址范围：192.0.0.0 - 223.255.255.255。
3. C类网络默认子网掩码为255.255.255.0，也可写做/24。
4. C类网络最大主机数量256-2=254。

④、D类地址

1. D类地址不分网络地址和主机地址，它的第1个字节的最高位固定是1110。
2. D类地址用于组播（也称为多播）的地址，无子网掩码。
3. D类地址范围：224.0.0.0 - 239.255.255.255。

⑤、E类地址

1. E类地址也不分网络地址和主机地址，它的第1个字节的最高位固定是11110。
2. E类地址范围：240.0.0.0 - 255.255.255.255。
3. 其中240.0.0.0-255.255.255.254做为保留地址，主要用于Internet试验和开发，255.255.255.255做为广播地址。

二、IP地址分类思惟导图

IP地址总结学习思惟导图以下：

3、保留的特殊IP地址

如下这些特殊IP地址都是不能分配给主机用的地址：

• 主机ID全为0的地址：特指某个网段，好比：192.168.10.0 255.255.255.0，指192.168.10.0网段。
• 主机ID全为1的地址：特指该网段的所有主机，好比：192.168.10.255，若是你的计算机发送数据包使用主机ID全是1的IP地址，数据链层地址用广播地址FF-FF-FF-FF-FF-FF。
• 127.0.0.1：是本地环回地址，指本机地址，通常用来测试使用。回送地址(127.x.x.x)是本机回送地址(Loopback Address)，即主机IP堆栈内部的IP地址。
• 169.254.0.0：169.254.0.0-169.254.255.255其实是自动私有IP地址。
• 0.0.0.0：若是计算机的IP地址和网络中的其余计算机地址冲突，使用ipconfig命令看到的就是0.0.0.0，子网掩码也是0.0.0.0。

保留的特殊IP地址思惟导图以下：

4、公网和私网IP地址

公网IP地址
公有地址分配和管理由Inter NIC（Internet Network Information Center 因特网信息中心）负责。各级ISP使用的公网地址都须要向Inter NIC提出申请，有Inter NIC统一发放，这样就能确保地址块不冲突。

私网IP地址
建立IP寻址方案的人也建立了私网IP地址。这些地址能够被用于私有网络，在Internet没有这些IP地址，Internet上的路由器也没有到私有网络的路由表。

• A类：10.0.0.0 255.0.0.0，保留了1个A类网络。
• B类：172.16.0.0 255.255.0.0～172.31.0.0 255.255.0.0，保留了16个B类网络。
• C类：192.168.0.0 255.255.255.0～192.168.255.0 255.255.255.0，保留了256个C类网络。

PS：私网地址访问Internet须要作NAT或PAT网络地址转换

公网和私网IP地址思惟导图以下：

本篇end，收工~