如何獲取一臺電腦的IP地址？
這是個簡單的問題，稍微折騰過linux系統的人，都知道如何獲取電腦的IP地址。windows上面ipconfig，linux上面是 ifconfig 與 ip addr 。
但是不是所有人都知道 ifconfig 和 ip addr 的區別。這裏要涉及到 net-tools 和 iproute2 的歷史了。
如果你安裝了一個僅有linux內核的系統，發現 ifconfig 跟 ip addr 指令都不存在,你會怎麼操作？這個時候，你可以自行安裝 net-tools 和 iproute2 這兩個工具。當然，大多數時候這兩個命令是系統自帶的。
安裝好後，我們來運行一下 ip addr。不出意外，應該會輸出下面的內容。
root@heihei:~# ip addr
1: lo: <LOOPBACK,UP,LOWER_UP> mtu 65536 qdisc noqueue state UNKNOWN group default qlen 1
link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00
inet 127.0.0.1/8 scope host lo
valid_lft forever preferred_lft forever
inet6 ::1/128 scope host
valid_lft forever preferred_lft forever
2: eth0: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc pfifo_fast state UP group default qlen 1000
link/ether 00:16:3c:c7:2f:79 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
inet 103.1.153.13/25 brd 103.1.153.127 scope global eth0
valid_lft forever preferred_lft forever
inet6 2402:c480:8000:1:0:106:f89f:da7c/96 scope global
valid_lft forever preferred_lft forever
inet6 fe80::216:3cff:fec7:2f79/64 scope link
valid_lft forever preferred_lft forever
3: docker0: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc noqueue state UP group default
link/ether 02:42:fe:82:cb:41 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
inet 172.17.0.1/16 brd 172.17.255.255 scope global docker0
valid_lft forever preferred_lft forever
inet6 fe80::42:feff:fe82:cb41/64 scope link
valid_lft forever preferred_lft forever
5: vethde92e06@if4: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc noqueue master docker0 state UP group default
link/ether ca:7b:d4:e4:7e:e9 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff link-netnsid 0
inet6 fe80::c87b:d4ff:fee4:7ee9/64 scope link
valid_lft forever preferred_lft forever
以上顯示了這臺機器上所有的網卡。大部分的網卡都會有一個 IP 地址，但是 IP 並不是必須的。IP 地址是網卡在互聯網世界中的通訊地址，不能有重複的，否則就回引起衝突。
如上輸出的結果，103.1.153.13 就是一個 IP 地址。這個地址被點分隔爲四個部分，每個部分 8 個 bit，所以 IP 地址總共是 32 位。這樣產生的 IP 地址的數量很快就不夠用了。因爲當時設計 IP 地址的時候，低估了計算機的發展，並沒有想到現在會有這麼多計算機！所以現在就有了 IPv6，也就是上面輸出結果裏面 inet6 fe80::216:3cff:fec7:2f79/64。 IPv6有128位的地址，現在是夠了，但是將來會不會少就不好說了。
32 位的 IP 地址還被分成了 5 類，於是就更加不夠了。
在網絡地址中，對於 A、B、C 類主要分兩部分，一部分是網絡號，一部分是主機號。區分不同局域網中相同主機號的計算機。
下圖是 A、B、C 三類地址所能包含的主機數量。
不同的類型表示網絡的方法也不同
A類：網絡號.主機號.主機號.主機號
B類：網絡號.網絡號.主機號.主機號
C類：網絡號.網絡號.網絡號.主機號
A類網絡地址範圍中，第一字節的第一位必須是0,所以其網絡地址範圍從 00000000-01111111。即0-127。
B類網絡地址範圍中，第一字節的前2位必須是10,所以其網絡地址範圍從 10000000-10111111。即128-191。
C類網絡地址範圍中，第一字節的前3位必須是110,所以其網絡地址範圍從 11000000-11011111。即192-223。
A類網絡用8位表示網絡號，24位表示主機位，B類網絡以16位表示網絡，16位表示主機，C類網絡用24位表示網絡號，8位表示主機位。D類和E類是我們平時不用的，
這裏面有個尷尬的事情，就是 C 類地址能包含的最大主機數量太少了，只有 254 個。而 B 類地址能包含的最大主機數量又太多了。6 萬多臺機器放在一個網絡下面，一般的企業基本達不到這個規模，閒着的地址就是浪費。
無類型域間選路（CIDR） 於是有了一個折中的方式叫作無類型域間選路，簡稱CIDR。這種方式打破了原來設計的幾類地址的做法，將 32 位的 IP 地址一分爲二，前面是網絡號，後面是主機號。從哪裏分呢？你如果注意觀察的話可以看到，103.1.153.13/25，這個 IP 地址中有一個斜槓，斜槓後面有個數字 25。這種地址表示形式，就是 CIDR。後面 25 的意思是，32 位中，前 25 位是網絡號，後 7 位是主機號。那麼子網掩碼與可用網絡則爲:
binary 11111111.11111111.11111111.10000000
ip 255.255.255.128
可用網絡從 11111111.11111111.11111111.10000001 - 11111111.11111111.11111111.11111110
即從103.1.153.1 到 103.1.153.126
伴隨着 CIDR 存在的，一個是廣播地址，103.1.153.127。如果發送這個地址，所有同網段的網絡裏面的機器都可以收到。當主機位是全1時我們將該地址作爲子網廣播地址，則廣播地址爲103.1.153.127。將子網掩碼和 IP 地址按位計算 AND，就可得到網絡號。
公有 IP 地址和私有 IP 地址 在日常的工作中，幾乎不用劃分 A 類、B 類或者 C 類，反而是 CIDR 用得比較多。但是有一點還是要注意的，就是公有 IP 地址和私有 IP 地址。
簡單來說，私有IP，就是局域網內部用的，不同的局域網內可以重複，C類的私有IP相信很多人都很熟悉。 公有 IP 地址有組織統一分配，你需要去買。如果你搭建一個網站，給你學校或者公司的人使用，讓學校或者公司的網管給你一個 IP 地址就行。但是如果你要一個全世界人都能訪問的網站，那麼你就需要購買一個公有IP。
表格中的 192.168.0.x 是最常用的私有 IP 地址。你家裏有 Wi-Fi，對應就會有一個 IP 地址。一般你家裏地上網設備不會超過 256 個，所以 /24 基本就夠了。有時候我們也能見到 /16 的 CIDR，這兩種是最常見的，也是最容易理解的。
不需要將十進制轉換爲二進制 32 位，就能明顯看出 192.168.0 是網絡號，後面是主機號。而整個網絡裏面的第一個地址 192.168.0.1，往往就是你這個私有網絡的出口地址。例如，你家裏的電腦連接 Wi-Fi，Wi-Fi 路由器的地址就是 192.168.0.1，而 192.168.0.255 就是廣播地址。一旦發送這個地址，整個 192.168.0 網絡裏面的所有機器都能收到。
但是也不總都是這樣的情況。因此，其他情況往往就會很難理解，還容易出錯。比如上述的地址，cidr的主機位就只有7。
舉例：一個容易“犯錯”的 CIDR 我們來看 16.158.165.91/22 這個 CIDR。求一下這個網絡的第一個地址、子網掩碼和廣播地址。
這五類地址中，還有一類 D 類是組播地址。使用這一類地址，屬於某個組的機器都能收到。這有點類似在公司裏面大家都加入了一個郵件組。發送郵件，加入這個組的都能收到。組播地址在後面講述 VXLAN 協議的時候會提到。
繼續來分析IP addr 指令。
在 IP 地址的後面有個 scope，對於 eth0 這張網卡來講，是 global，說明這張網卡是可以對外的，可以接收來自各個地方的包。對於 lo 來講，是 host，說明這張網卡僅僅可以供本機相互通信。
lo 全稱是loopback，又稱環回接口，往往會被分配到 127.0.0.1 這個地址。這個地址用於本機通信，經過內核處理後直接返回，不會在任何網絡中出現。
MAC 地址 在 IP 地址的上一行是 link/ether 00:16:3c:c7:2f:79 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff，這個被稱爲MAC 地址，是一個網卡的物理地址，用十六進制，6 個 byte 表示。
MAC 地址號稱全局唯一，不會有兩個網卡有相同的 MAC 地址，而且網卡自生產出來，就帶着這個地址。很多人看到這裏就會想，既然這樣，整個互聯網的通信，全部用 MAC 地址好了，只要知道了對方的 MAC 地址，就可以把信息傳過去。這個問題之前已經說過，就不再這裏說了。
MAC 地址是有一定定位功能，但是範圍非常有限，只在同一網段起作用。例如，從 192.168.0.2/24 訪問 192.168.0.3/24 是可以用 MAC 地址的。一旦跨子網，即從 192.168.0.2/24 到 192.168.1.2/24，MAC 地址就不行了，需要 IP 地址起作用了。
網絡設備的狀態標識 解析完了 MAC 地址，我們再來看 <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP>。這個叫作net_device flags，網絡設備的狀態標識。
UP 表示網卡處於啓動的狀態；BROADCAST 表示這個網卡有廣播地址，可以發送廣播包；MULTICAST 表示網卡可以發送多播包；LOWER_UP 表示 L1 是啓動的，也即網線插着呢。MTU1500 是指什麼意思呢？是哪一層的概念呢？最大傳輸單元 MTU 爲 1500，這是以太網的默認值。
上一節，我們講過網絡包是層層封裝的。MTU 是二層 MAC 層的概念。MAC 層有 MAC 的頭，以太網規定連 MAC 頭帶正文合起來，不允許超過 1500 個字節。正文裏面有 IP 的頭、TCP 的頭、HTTP 的頭。如果放不下，就需要分片來傳輸。
qdisc pfifo_fast：qdisc 全稱是queueing discipline，排隊規則。內核如果需要通過某個網絡接口發送數據包，它都需要按照爲這個接口配置的 qdisc（排隊規則）把數據包加入隊列。
最簡單的 qdisc 是 pfifo，它不對進入的數據包做任何的處理，數據包採用先入先出的方式通過隊列。pfifo_fast 稍微複雜一些，它的隊列包括三個波段（band）。在每個波段裏面，使用先進先出規則。
三個波段（band）的優先級也不相同。band 0 的優先級最高，band 2 的最低。如果 band 0 裏面有數據包，系統就不會處理 band 1 裏面的數據包，band 1 和 band 2 之間也是一樣。
數據包是按照服務類型（Type of Service，TOS）被分配多三個波段（band）裏面的。TOS 是 IP 頭裏面的一個字段，代表了當前的包是高優先級的，還是低優先級的。