初识网络协议：什么是IP地址

Posted 2021-03-07 74percent

在windows系统中，我们可以用ipconfig来查看本地IP地址。

这里我们可以看到IP地址是192.168.1.7，可是当我们在浏览器查看自己IP地址的时候，却发现IP地址和上面的不一样：

在这里，101.86.19.217和192.168.1.7都是IP地址，只不过前者是公有IP地址，后者是私有IP地址。

那到底什么是IP地址？

IP由网络地址和主机地址组成，都是32位二进制，每8位转换成十进制并且插入一个.来提高可读性。

网络地址

网络地址可用来识别设备所在的网络，网络地址位于IP地址的前段。当组织或企业申请IP地址时，所获得的并非IP地址，而是取得一个唯一的、能够识别的网络地址。同一网络上的所有设备，都有相同的网络地址。IP路由的功能是根据IP地址中的网络地址，决定要将IP信息包送至所指明的那个网络。

主机地址

主机地址位于IP地址的后段，可用来识别网络上设备。同一网络上的设备都会有相同的网络地址，而各设备之间则是以主机地址来区别。

由于各个网络的规模大小不一，大型的网络应该使用较短的网络地址，以便能使用较多的主机地址；反之，较小的网络则应该使用较长的网络地址。为了符合不同网络规模的需求，IP在设计时便根据网络地址的长度，设计与划分IP地址。

IP地址分为五类：

A类
0	网络号（7位）	主机号（24位）

B类
1	0	网络号（14位）	主机号（16位）

C类
1	1	0	网络号（21位）	主机号（8位）

D类
1	1	1	0	多播组号（28位）

E类
1	1	1	1	0	留待后用（27位）

常见的是A、B、C三类IP地址：

类别	IP地址范围	最大主机数	私有IP地址范围
A	0.0.0.0-127.255.255.255	16777214	10.0.0.0-10.255.255.255
B	128.0.0.0-191.255.255.255	65534	172.16.0.0-172.31.255.255
C	192.0.0.0-223.255.255.255	254	192.168.0.0-192.168.255.255

IP地址中第一个和最后一个主机号不可分配，所以最大主机数为2的主机号次平方减2，以C类为例：最大主机数 = 2^8 - 2 = 256 - 2 = 254。

私有地址主要用于在局域网中进行分配，在 Internet上是无效的。这样可以很好地隔离局域网和 Internet。私有地址在公网上是不能被识别的，必须通过NAT将内部IP地址转换成公网上可用的IP地址，从而实现内部IP地址与外部公网的通信。公有地址是在广域网内使用的地址，但在局域网中同样也可以使用，除了私有地址以外的地址都是公有地址。

不过大多数情况，我们不用A、B、C三类地址，而是用无类型域间选路（CIDR）。所谓CIDR，就是将32位的IP地址一分为二，前面是网络号，后面是主机号。

如192.168.1.9/24，这里有一个斜杠，这种地址表示形式就是CIDR。斜杠后面24的意思是32位中，前24位是网络号，后8位是主机号。伴随着CIDR存在的，一个是广播地址，192.168.1.255。如果向这个地址发送消息，那么这个网络（192.168.1）里面的所有机器都可以收到。一个是子网掩码，255.255.255.0。将子网掩码和IP地址进行AND计算，就可以得到网络号。二进制中1和任何数AND都是原来的数，0和任何数AND都是0，比如192 AND 255 = 11000000 AND 11111111 = 11000000 = 192，9 AND 0 = 1001 AND 0 = 0。所以知道IP地址192.168.1.9，知道子网掩码255.255.255.0，就可以知道网络号是192.168.1，主机号是9。

那么我们再来计算一下13.144.163.91/22这个CIDR的第一个地址、子网掩码和广播地址。

22不是8的倍数，只能转换成二进制来看，前16位可以不动，即13.144保持不变。163需要变成10100011，拆分成<101000><11>，网络号就是13.144.<101000>，主机号是<11>.91。第一个地址是13.144.<101000><00>.1，即13.144.160.1。子网掩码是255.255.<111111><00>.0，即255.255.252.0。广播地址为13.144.<101000><11>.255，即13.144.163.255。

 

参考资料：《趣谈网络协议》