IP是Internet Protocol的縮寫，網絡協議，本身是一個協議文件（IETE RFC791）的名稱，協議文件的內容很少，主要是定義和闡釋了 IP報文的格式。平時所說的IP，泛指直接或者間接與IP協議相關的東西。
IP協議有版本之分，兩個最重要的版本分別是IPv4（IP version 4）和IPv6（IP version 6）.
5.1 有類編址
爲什麼MAC地址不能用來通信？
如果使用MAC地址來作爲全球範圍內的網絡通信地址，那麼傳遞信息的網絡設備需要每時每刻知道所有在用MAC地址以及他們各自的位置信息，這是不合實際的。也就是說，MAC地址是不帶位置信息的。
當我們說，給某臺設備分配一個IP地址，實際上是指給這臺設備的某個接口分配一個IP地址，設備有多個接口時，通常是每個接口都需要一個IP地址。需要IP地址的接口通常是路由器和計算機的接口，交換機的接口（端口）通常不需要IP地址。
在談及IP地址的分配問題時，常把路由器和計算機統稱爲“主機（Host）”，把主機的某個或者某些接口的IP地址簡稱爲“主機IP地址”
IP地址長度是32個比特，也就是4個字節。爲了閱讀和書寫方便，通常採用點分十進制數來表示。例如11.1.0.254 寫成32位比特形式是：00001011 00000001 00000000 11111110
IP地址統一由 ICANN（Internet Corporation for Assigned Named and Numbers）互聯網名稱與數字地址分配機構。
IP地址在Internet具有全球唯一性。
最初設計互聯網絡時，爲了便於尋址以及層次化構造網絡，IP地址採用分層結構，每個IP地址包括兩個標識碼（ID），即網絡位和主機ID。同一個物理網絡上的所有主機都使用同一個網絡ID，網絡上的一個主機（包括網絡上工作站，服務器和路由器等）有一個主機ID與其對應。IP地址根據網絡ID的不同分爲5種類型，A類地址、B類地址、C類地址、D類地址和E類地址。
1． A類IP地址
一個A類IP地址由1字節的網絡地址和3字節主機地址組成，網絡地址的最高位必須是“0”， 地址範圍從0.0.0.0 到127.255.255.255。子網掩碼爲255.0.0.0。可用的A類網絡有126個，每個網絡能容納1億多個主機。
2． B類IP地址
一個B類IP地址由2個字節的網絡地址和2個字節的主機地址組成，網絡地址的最高位必須是“10”，地址範圍從128.0.0.0到191.255.255.255。子網掩碼爲255.255.0.0。可用的B類網絡有16382個，每個網絡能容納6萬多個主機 。
3． C類IP地址
一個C類IP地址由3字節的網絡地址和1字節的主機地址組成，網絡地址的最高位必須是“110”。範圍從192.0.0.0到223.255.255.255。子網掩碼爲255.255.255.0。C類網絡可達209萬餘個，每個網絡能容納254個主機。
4． D類地址用於多點廣播（Multicast）。
D類IP地址第一個字節以“1110”開始，它是一個專門保留的地址。它並不指向特定的網絡，目前這一類地址被用在多點廣播（Multicast）中。多點廣播地址用來一次尋址一組計算機，它標識共享同一協議的一組計算機。
5． E類IP地址
某IP地址爲192.168.5.0/24，這是一種基於CIDR劃分的IP地址，最後的/24表示前24位是網絡號，後8位是主機號。同時也表示掩碼爲24位，即子網掩碼爲255.255.255.0，使用2進制排列就是11111111.11111111.11111111.00000000，根據掩碼算術，使用IP地址與掩碼邏輯與，即爲網絡地址。
5.2 無類編址
顧名思義，不限制網絡號和主機號的位數，可以提高IP地址的利用率。
通常可以這樣來規劃和劃分IP地址：假設一個組織所需的主機IP地址的數量爲N，我們可以通過計算確定出大於等於N+2的最小的2的冪，然後以冪的值作爲主機號的位數，餘下的位全部作爲網絡位。
假如，我需要4000個IP地址，4000+2 = 4002, 2的12次是4096, 2的11次是2048。所以，主機號的位數就是12位，剩下的作爲網絡位。
問題來了，採用無類編址方式時，如何判斷出一個IP地址所屬網絡的網絡號呢？---子網掩碼
1、子網掩碼的作用
在設置電腦IP時，會碰到兩個重要的參數，一個是IP地址，一個是子網掩碼。IP地址是互聯網上每個子網或每個主機在網絡上的唯一身份標籤，那子網掩碼是幹什麼用的呢？
隨着互聯網的發展，越來越多的網絡產生，有的網絡多則幾百臺主機，少則區區幾臺，這樣就浪費了大量的IP地址，所以要劃分子網。爲了有序地區分和管理不同的子網，就需要使用子網掩碼。
子網掩碼是一種用來指明一個IP地址所標示的主機處於哪個子網中。子網掩碼不能單獨存在，它必須結合IP地址一起使用。子網掩碼只有一個作用，就是將某個IP地址劃分成網絡地址和主機地址兩部分。
2、子網掩碼的用法
子網掩碼是一個32位地址，對於A類地址來說，默認的子網掩碼是255.0.0.0；對於B類地址來說默認的子網掩碼是255.255.0.0；對於C類地址來說默認的子網掩碼是255.255.255.0。
子網掩碼通常有十進制和二級制兩種表現形式，255.255.0.0用二進制表示則爲1111111.11111111.00000000.00000000，其中，前面2個字節的16位“1”表示網絡號，後面2個字節的16位“0”表示主機號。
當配合IP地址172.20.0.4使用時，則表示該IP地址是B類地址，172.20是網絡標識，0.4是主機標識。也即子網掩碼AND IP地址的部分是網絡標識，子網掩碼取反後AND IP地址的部分即爲主機標識。
子網掩碼有兩個特殊地址，當子網掩碼的主機地址全爲0時，表示該網絡地址，當子網掩碼的主機地址全爲1時，表示該網絡的廣播地址。
5.3 特殊IP地址
前面提到，IP地址是由IACN來統一分配的，保證任何一個IP地址在網絡上的唯一性。這裏默認提到的IP地址是公網IP地址。事實上，有一些網絡不需要連接到Internet上，比如實驗室，只需要一些內部的私網IP地址。
10.0.0.0/8： 10.0.0.0～10.255.255.255 172.16.0.0/12： 172.16.0.0～172.31.255.255 192.168.0.0/16： 192.168.0.0～192.168.255.255
A、B、C三類地址中，都預留了一些地址專門用於私網IP，如上面提到的地址段。優點在於，同一個私網IP地址可以在不同的私有網絡中得到重複利用。
但是，本來私有網絡是不允許連接到Internet網絡的，但是通過一些技術也是可以實現的，這種技術稱爲“網絡地址轉換（Network Address Translation，NAT）”
其他的特殊IP地址：
255.255.255.255： 有限廣播地址 0.0.0.0：任何網絡的網絡地址
127.0.0.0/8 ：環回地址 169.254.0.0/16：哈
5.5 IP轉發原理