IP分类

• 版本：占4位,指 IP 协议的版本目前的IP协议版本号为4
• 首部长度：占4位,可表示的最大数值是15个单位，一个单位为4字节，因此IP 的首部长度的最大值是60字节
• 区分服务：占8位,用来获得更好的服务,在旧标准中叫做服务类型,但实际上一直未被使用过.后改名为区分服务.只有在使用区分服务(DiffServ)时,这个字段才起作用.一般的情况下不使用
• 总长度：占16位,指首部和数据之和的长度,单位为字节,因此数据报的最大长度为 65535 字节.总长度必须不超过最大传送单元 MTU
• 标识：占16位,它是一个计数器,通常，每发送一个报文，该值会加1， 也用于数据包分片，在同一个包的若干分片中，该值是相同的
• 标志(flag)：占3位,目前只有后两位有意义
• DF：Don‘t Fragment 中间的一位，只有当 DF=0 时才允许分片
• MF：More Fragment 最后一位，MF=1表示后面还有分片,MF=0 表示最后一个分片
• 片偏移：占12位,指较长的分组在分片后，该分片在原分组中的相对位置.片偏移以8个字节为偏移单位
• 生存时间：占8位,记为TTL (Time To Live) 数据报在网络中可通过的路由器数的最大值,TTL 字段是由发送端初始设置一个 8 bit字段.推荐的初始值由分配数字 RFC 指定,当前值为 64.发送 ICMP 回显应答时经常把 TTL 设为最大值 255
• 协议：占8位,指出此数据报携带的数据使用何种协议以便目的主机的IP层将数据部分上交给哪个处理过程, 1表示为 ICMP 协议, 2表示为 IGMP 协议, 6表示为 TCP 协议, 17表示为 UDP 协议
• 首部检验和：占16位,只检验数据报的首部不检验数据部分.这里不采用 CRC 检验码而采用简单的计算方法
• 源地址和目的地址：都各占4字节,分别记录源地址和目的地址

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IP地址
MAC地址用于同网段通信，当跨网段通信时，需要使用另一种地址：IP地址。和MAC地址不同，IP地址是逻辑地址，正因为是逻辑地址，所以一个网卡上可能有1个或多个Ip地址（其中一个为主IP），甚至出故障的时候网卡上不会分配IP地址
IP地址用于在网络上地位寻址，它是网络层的概念，需要工作在三层的网络设备（比如路由器，三层交换机）来帮忙识别并作出相应操作，所以，数据包要达到非本网段内的对方主机，需要经过一次或多次路由，最终才能找到对方主机并将数据包交给对方。

IP地址分为IPv4和IPv6，这里只介绍IPv4
每个IP地址4个字节共32位，全部都是0和1，每个8位是IP地址的一部分，所以每一部分最小是0（二进制位全为0），最大是255（二进制位全为1）。IP地址通常采用点分十进制的方式记录，即使用点将各部分连接起来
例如：192.168.100.10.对应的二进制格式：11000000 10101000 01100100 00001010
每个IP地址都分为网络部分和主机部分，网络部分描述的是这个IP地址在哪个网络段，主机部分描述的是这个IP地址在这个网段的哪个标识

• A类：
  • 0 000 0000 - 0 111 1111: 1-127
  • 网络数：126, 127
  • 每个网络中的主机数：2^24-2
  • 默认子网掩码：255.0.0.0
  • 私网地址：10.0.0.0
• B类：
  • 10 00 0000 - 10 11 1111：128-191
  • 网络数：2^14
  • 每个网络中的主机数：2^16-2
  • 默认子网掩码：255.255.0.0
  • 私网地址：172.16.0.0-172.31.0.0
• C类：
  • 110 0 0000 - 110 1 1111: 192-223
  • 网络数：2^21
  • 每个网络中的主机数：2^8-2
  • 默认子网掩码：255.255.255.0
  • 私网地址：192.168.0.0-192.168.255.0
• D类：组播
  • 1110 0000 - 1110 1111: 224-239
• E类：保留未使用
  • 240-255

公共IP地址
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私有IP地址
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特殊地址

• 0.0.0.0
  • 0.0.0.0不是一个真正意义上的IP地址。它表示所有不清楚的主机和目的网络
• 255.255.255.255
  • 限制广播地址。对本机来说，这个地址指本网段内(同一广播域)的所有主机
• 127.0.0.1～127.255.255.254
  • 本机回环地址，主要用于测试。在传输介质上永远不应该出现目的地址为“127.0.0.1”的 数据包
• 224.0.0.0到239.255.255.255
  • 组播地址，224.0.0.1特指所有主机，224.0.0.2特指所有路由器。224.0.0.5指OSPF 路由器，地址多用于一些特定的程序以及多媒体程序
• 169.254.x.x
  • 如果Windows主机使用了DHCP自动分配IP地址，而又无法从DHCP服务器获取地址，系统会为主机分配这样地址

子网掩码
子网掩码用来表示IP地址中的哪些位是网络位，哪些位是主机位。所以，子网掩码是决定IP地址属于哪个网段。子网掩码必须结合IP地址一起使用，否则它将是没有意义的。子网掩码中全位1的部分是网络位，全位0的部分是主机位。0和1必须连续出现，子网掩码的二进制表示中不能出现类似101,10001这种1和0隔开的情况

根据A，B，C这些IP地址分类，其实能判断出各类的子网掩码
例如，
A类地址的网络位是1个字节，所以它的子网掩码的第一个字节全为1，即255，剩下三个字节全为0。所以，A类地址的子网掩码就是255.0.0.0
B类地址的网络位是2个字节，所以子网掩码是255.255.0.0
C类地址的网络位是3个字节，所以子网掩码是255.255.255.0
反之，根据IP地址和子网掩码，也能推断出它的网段，这才是它的真正作用

例如：IP地址为192.168.100.33，子网掩码是255.255.255.0，显然子网掩码的前3个字节全是1，那么IP地址的前3个字节192.168.100是它的网络位，那么它所在的网段就是192.168.100.0这个网段（是否记得，主机位全为0时，表示网段）

每次通信时，首先根据自己的IP地址和子网掩码来判断出自己的网段，再用自己的子网掩码和对方的IP地址计算目标所在的网段，如果在同一网段，那么在封装成帧的时候，封装的是目标主机的MAC地址，而如果不是在同一个网段，则封装的是本地路由器的MAC地址作为目标MAC地址

子网掩码必须结合IP地址一起使用，通常会将它们写在一起，例如：192.168.100.23 255.255.255.0；但也支持另外一种写法，直接将子网掩码为1的位数写在IP地址的后面，例如，255.255.255.0这个子网掩码中有24位是1，所以，IP地址和子网掩码结合的方式可以写成192.168.100.23/24,172.168.100.23/16.这种写法叫做CIDR

IP分类

原文：https://blog.51cto.com/14812296/2513780