一、IP地址的基础知识

在使用TCP/IP通信时，用IP地址识别主机和路由器。为了保证正常通信，有必要为每个设备配置正确的IP地址。在互联网通信中，全世界都必须设定正确的IP地址。否则，根本无法实现正常的通信。因此，IP地址就像是TCP/IP通信的一块基石。

1.IP地址的定义

IP地址（IPv4）地址由32位正整数来表示。TCP/IP通信要求将这样的IP地址分配给每一个参与通信的主机。IP地址在计算机内部是以二进制方式被处理。然而人们并不习惯于这样去记录IP地址，而是将其分为四部分用用十进制去表示，每一部分是八位，因而才有了我们现在看到的这样的IP地址XXX.XXX.XXX.XXX。

将32位IP地址计算得出 2³² = 4294967296，说明IP地址一共有大约43亿个，理论上可以分配给43亿台主机使用，然而并不是这样的。。。

2.IP地址的组成

IP地址由网络标识（网络地址）和主机标识（主机地址）两部分组成。
网络标识在数据链路层的每个段配置不同的值。网络标识必须保证相互连接的每个段地址不相重复，而每个相同段内相连的主机必须有相同的网络地址，IP地址的“主机标识”则不允许在同一网段内重复出现。
由此，可以通过设置网络地址和主机地址，在相互连接的整个网络中保证每台主机的IP地址都不会相互重叠，即IP地址具有了唯一性。

二、IP地址分类

IP地址分为四个级别，分别为A类、B类、C类、D类。它根据IP地址中从第1位到第4位的比特列对其网络标识和主机标识进行分区。

A类地址

A类IP地址是首位以“0”开头的地址。从第1位到第8位是它的网络标识。用十进制表示的话，0.0.0.0~127.0.0.0是A类的网络地址。A类地址的后24位相当于主机标识。因此，一个网段内可容纳的主机地址上限为16777214个。

B类地址

B类IP地址是前两位为“10”的地址。从第1位到第16位是它的网络标识。用十进制表示的话，128.0.0.0~191.255.0.0是B类的网络地址。B类地址的后16位相当于主机标识。因此，一个网段内可容纳的主机地址上限为65534个。

C类地址

C类IP地址是前三位为“110”的地址。从第1位到第24位是他的网络标识。用十六进制表示的话，192.0.0.0~223.255.255.0是C类的网络地址。C类地址的后8位相当于主机标识。因此，一个网段内可容纳的主机地址上限为254个。

D类地址

D类IP地址是前四位为“1110”的地址。从第1位到第32位是它的网络标识。用十进制表示的话，224.0.0.0~239.255.255.255是D类的网络地址。D类地址没有主机标识，常被用于多播。

关于分配IP地址的注意事项

在分配Ip地址时关于主机标识有一点需要注意。即要用比特位表示主机地址时，不可以全部为0或全部为1.因为全部为0只有在表示对应的网络地址或IP地址不可获知的情况下才使用。为全部为1的主机地址通常作为广播地址。
因此在分配过程中，应该去掉这两种情况。这也是为什么C类地址每个网段最多只能有254（2⁸ - 2 = 254）个主机地址的原因；

三、广播地址

广播地址用于在同一个数据链路中相互连接的主机之间发送数据包。将IP地址中的主机地址部分全部设置为1，就成为了广播地址。

两种广播地址
- 在本网络内的广播叫做本地广播。例如网络地址为192.168.0.0/24的情况下，广播地址是192.168.0.255。因为这个广播地址的IP包会被路由器屏蔽，所以不会到达192.168.0.0/24以外的其他链路上。
- 在不同网络之间的广播叫做直接广播。例如网络地址为192.168.0.0/24的主机向192.168.1.255/24的目标地址发送IP包。收到这个包的路由器，将数据转发给192.168.1.0/24，从而使得所有192.168.1.1~192.168.1.254的主机都能收到这个包。

四、IP多播

同时发送提高效率

多播用于将数据包发送给特定组内的所有主机。由于其直接使用IP协议，因此也不存在可靠传输。

IP多播地址

多播地址使用D类地址。因此，如果从首位开始到第4位是“1110”，就可以认为是多播地址。而剩下的28位可以成为多播的组编号。
参考文献《图解TCP/IP》

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