IP地址分類

承上篇咱們知道，IP處於TCP/IP模型的網絡層階段，IP爲互聯網提供不安全的交付，在TCP/IP體系中，IP地址是一個最基本的概念，必定要把它弄清楚。

1. IP地址及其表示方法

以前提到在IP網絡中，整個的互聯網就是一個單一的、抽象的網絡。IP地址就是給互聯網上的每一臺主機(或路由器)的每個接口分配一個在全世界範圍內是惟一的32位的標識符。IP地址的結構使咱們能夠在互聯網上很方便地進行尋址。IP地址如今由互聯網名字和數字分配機構ICANN (Internet Corporation for Assigned Names and Numbers)進行分配。

所謂「分類的IP地址」就是將IP地址劃分爲若干個固定類，每一類地址都由兩個固定長度的字段組成，其中第一個字段是網絡號(net-id)，它標誌主機(或路由器)所鏈接到的網絡。一個網絡號在整個互聯網範圍內必須是惟一的。第二個字段是主機號(host-id)，它標誌該主機(或路由器)。一臺主機號在它前面的網絡號所指明的網絡範圍內必須是惟一的。由
此可見，一個IP地址在整個互聯網範圍內是惟一的。這種兩級的IP地址能夠記爲{<網絡號>，<主機號>}。

對主機或路由器來講，IP地址都是32位的二進制代碼。爲了提升可讀性，咱們經常把32位的IP地址中的每8位插入一個空格(但在機器中並無這樣的空格)。爲了便於書寫，可用其等效的十進制數字表示，而且在這些數字之間加上一個點。這就叫作點分十進制記法(dotted decimal notation)。顯然，128.11.3.31比10000000 00001011 00000011 00011111書寫起來要方便得多。

2. 經常使用的三種類別的IP地址

IP地址具備如下一些重要特色：

1）每個IP地址都由網絡號和主機號兩部分組成。

有兩個好處：IP地址管理機構在分配IP地址時只分配網絡號(第一級)，而剩下的主機號(第二級)則由獲得該網絡號的單位自行分配；路由器僅根據目的主機所鏈接的網絡號來轉發分組(而不考慮目的主機號)，這樣就可使路由表中的項目數大幅度減小，從而減少了路由表所佔的存儲空間以及查找路由表的時間。

2）實際上IP地址是標誌一臺主機(或路由器)和一條鏈路的接口。

當一臺主機同時鏈接到兩個網絡上時，該主機就必須同時具備兩個相應的IP地址，其網絡號必須是不一樣的。這種主機稱爲多歸屬主機(multihomed host)。因爲一個路由器至少應當鏈接到兩個網絡，所以一個路由器至少應當有兩個不一樣的IP地址。

3）用轉發器或網橋鏈接起來的若干個局域網仍爲一個網絡，由於這些局域網都具備一樣的網絡號。具備不一樣網絡號的局域網必須使用路由器進行互連。

4）在IP地址中，全部分配到網絡號的網絡(不論是範圍很小的局域網，仍是可能覆蓋很大地理範圍的廣域網)都是平等的。所謂平等，是指互聯網同等對待每個IP地址。

3. IP地址與硬件地址

在局域網中，因爲硬件地址已固化在網卡上的ROM中。所以經常將硬件地址稱爲物理地址。由於在局域網的MAC幀中的源地址和目的地址都是硬件地址。所以硬件地址又稱爲MAC地址。物理地址、硬件地址和MAC地址經常做爲同義詞出現。要弄懂主機的IP地址與硬件地址的區別。

下圖說明了這兩種地址的區別。從層次的角度看，物理地址是數據鏈路層和物理層使用的地址，而IP地址是網絡層和以上各層使用的地址，是一種邏輯地址(稱IP地址爲邏輯地址是由於IP地址是用軟件實現的)。

要強調指出如下幾點：

1）在IP層抽象的互聯網上只能看到IP數據報。發送過程當中IP地址不會變化。舉個例子，雖然IP數據報從IP1發往IP2要通過路由器R1和R2的兩次轉發，但在它的首部中的源地址和目的地址始終分別是IP1和IP2。

2）雖然在IP數據報首部有源站IP地址，但路由器只根據目的站的IP地址的網絡號進行路由選擇。

3）在局域網的鏈路層，只能看見MAC幀。IP數據報被封裝在MAC幀中。MAC幀在不一樣網絡上傳送時，其MAC幀首部中的源地址和目的地址會發生變化。舉個例子，MAC幀從IP1發往IP2要通過路由器R1和R2的兩次轉發，它的首部中的源地址和目的地址會因轉發而發生變化，可是， MAC幀的首部的這種變化，在上面的IP層上是看不見的。

4）儘管互連在一塊兒的網絡的硬件地址體系各不相同，但IP層抽象的互聯網卻屏蔽了下層這些很複雜的細節。只要咱們在網絡層上討論問題，就可以使用統一的、抽象的IP地址研究主機和主機或路由器之間的通訊。上述的這種「屏蔽」概念是一個頗有用、很廣泛的基本概念。

以上這些概念是計算機網絡的精髓所在，對這些重要概念務必仔細思考和掌握。