IP分類

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• 版本：佔4位,指 IP 協議的版本目前的IP協議版本號爲4
• 首部長度：佔4位,可表示的最大數值是15個單位，一個單位爲4字節，所以IP 的首部長度的最大值是60字節
• 區分服務：佔8位,用來得到更好的服務,在舊標準中叫作服務類型,但實際上一直未被使用過.後更名爲區分服務.只有在使用區分服務(DiffServ)時,這個字段才起做用.通常的狀況下不使用
• 總長度：佔16位,指首部和數據之和的長度,單位爲字節,所以數據報的最大長度爲 65535 字節.總長度必須不超過最大傳送單元 MTU
• 標識：佔16位,它是一個計數器,一般，每發送一個報文，該值會加1， 也用於數據包分片，在同一個包的若干分片中，該值是相同的
• 標誌(flag)：佔3位,目前只有後兩位有意義
• DF：Don't Fragment 中間的一位，只有當 DF=0 時才容許分片
• MF：More Fragment 最後一位，MF=1表示後面還有分片,MF=0 表示最後一個分片
• 片偏移：佔12位,指較長的分組在分片後，該分片在原分組中的相對位置.片偏移以8個字節爲偏移單位
• 生存時間：佔8位,記爲TTL (Time To Live) 數據報在網絡中可經過的路由器數的最大值,TTL 字段是由發送端初始設置一個 8 bit字段.推薦的初始值由分配數字 RFC 指定,當前值爲 64.發送 ICMP 回顯應答時常常把 TTL 設爲最大值 255
• 協議：佔8位,指出此數據報攜帶的數據使用何種協議以便目的主機的IP層將數據部分上交給哪一個處理過程, 1表示爲 ICMP 協議, 2表示爲 IGMP 協議, 6表示爲 TCP 協議, 17表示爲 UDP 協議
• 首部檢驗和：佔16位,只檢驗數據報的首部不檢驗數據部分.這裏不採用 CRC 檢驗碼而採用簡單的計算方法
• 源地址和目的地址：都各佔4字節,分別記錄源地址和目的地址

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IP地址
MAC地址用於同網段通訊，當跨網段通訊時，須要使用另外一種地址：IP地址。和MAC地址不一樣，IP地址是邏輯地址，正由於是邏輯地址，因此一個網卡上可能有1個或多個Ip地址（其中一個爲主IP），甚至出故障的時候網卡上不會分配IP地址
IP地址用於在網絡上地位尋址，它是網絡層的概念，須要工做在三層的網絡設備（好比路由器，三層交換機）來幫忙識別並做出相應操做，因此，數據包要達到非本網段內的對方主機，須要通過一次或屢次路由，最終才能找到對方主機並將數據包交給對方。

IP地址分爲IPv4和IPv6，這裏只介紹IPv4
每一個IP地址4個字節共32位，所有都是0和1，每一個8位是IP地址的一部分，因此每一部分最小是0（二進制位全爲0），最大是255（二進制位全爲1）。IP地址一般採用點分十進制的方式記錄，即便用點將各部分鏈接起來
例如：192.168.100.10.對應的二進制格式：11000000 10101000 01100100 00001010
每一個IP地址都分爲網絡部分和主機部分，網絡部分描述的是這個IP地址在哪一個網絡段，主機部分描述的是這個IP地址在這個網段的哪一個標識

• A類：
  • 0 000 0000 - 0 111 1111: 1-127
  • 網絡數：126, 127
  • 每一個網絡中的主機數：2^24-2
  • 默認子網掩碼：255.0.0.0
  • 私網地址：10.0.0.0
• B類：
  • 10 00 0000 - 10 11 1111：128-191
  • 網絡數：2^14
  • 每一個網絡中的主機數：2^16-2
  • 默認子網掩碼：255.255.0.0
  • 私網地址：172.16.0.0-172.31.0.0
• C類：
  • 110 0 0000 - 110 1 1111: 192-223
  • 網絡數：2^21
  • 每一個網絡中的主機數：2^8-2
  • 默認子網掩碼：255.255.255.0
  • 私網地址：192.168.0.0-192.168.255.0
• D類：組播
  • 1110 0000 - 1110 1111: 224-239
• E類：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不是一個真正意義上的IP地址。它表示全部不清楚的主機和目的網絡
• 255.255.255.255
  • 限制廣播地址。對本機來講，這個地址指本網段內(同一廣播域)的全部主機
• 127.0.0.1～127.255.255.254
  • 本機迴環地址，主要用於測試。在傳輸介質上永遠不該該出現目的地址爲「127.0.0.1」的 數據包
• 224.0.0.0到239.255.255.255
  • 組播地址，224.0.0.1特指全部主機，224.0.0.2特指全部路由器。224.0.0.5指OSPF 路由器，地址多用於一些特定的程序以及多媒體程序
• 169.254.x.x
  • 若是Windows主機使用了DHCP自動分配IP地址，而又沒法從DHCP服務器獲取地址，系統會爲主機分配這樣地址

子網掩碼
子網掩碼用來表示IP地址中的哪些位是網絡位，哪些位是主機位。因此，子網掩碼是決定IP地址屬於哪一個網段。子網掩碼必須結合IP地址一塊兒使用，不然它將是沒有意義的。子網掩碼中全位1的部分是網絡位，全位0的部分是主機位。0和1必須連續出現，子網掩碼的二進制表示中不能出現相似101,10001這種1和0隔開的狀況

根據A，B，C這些IP地址分類，其實能判斷出各種的子網掩碼
例如，
A類地址的網絡位是1個字節，因此它的子網掩碼的第一個字節全爲1，即255，剩下三個字節全爲0。因此，A類地址的子網掩碼就是255.0.0.0
B類地址的網絡位是2個字節，因此子網掩碼是255.255.0.0
C類地址的網絡位是3個字節，因此子網掩碼是255.255.255.0
反之，根據IP地址和子網掩碼，也能推斷出它的網段，這纔是它的真正做用

例如：IP地址爲192.168.100.33，子網掩碼是255.255.255.0，顯然子網掩碼的前3個字節全是1，那麼IP地址的前3個字節192.168.100是它的網絡位，那麼它所在的網段就是192.168.100.0這個網段（是否記得，主機位全爲0時，表示網段）

每次通訊時，首先根據本身的IP地址和子網掩碼來判斷出本身的網段，再用本身的子網掩碼和對方的IP地址計算目標所在的網段，若是在同一網段，那麼在封裝成幀的時候，封裝的是目標主機的MAC地址，而若是不是在同一個網段，則封裝的是本地路由器的MAC地址做爲目標MAC地址

子網掩碼必須結合IP地址一塊兒使用，一般會將它們寫在一塊兒，例如：192.168.100.23 255.255.255.0；但也支持另一種寫法，直接將子網掩碼爲1的位數寫在IP地址的後面，例如，255.255.255.0這個子網掩碼中有24位是1，因此，IP地址和子網掩碼結合的方式能夠寫成192.168.100.23/24,172.168.100.23/16.這種寫法叫作CIDR