網絡學習-1.IP基礎

1.IP的定義

IP是Internet Protocol（網際互連協議）的縮寫，是整個TCP/IP協議族的核心，也是構成互聯網的基礎，是TCP/IP體系中的網絡層協議。IP網絡規定網絡中所有設備必須有一個獨一無二的IP地址，不能出現重複的地址。IP有兩個版本IPv4和IPv6，IPv4已經快全部使用了，IPv6是今後的趨勢，本文只講IPv4。

2.IP地址分析

IP地址一般表現爲X.X.X.X/X的形式，例如常見的192.168.10.10/24。可以看出IP地址有四個部分的數字和/後面一位數字組成，這些數字具體有哪些含義呢？

1.192.168.10.10/24這個地址屬於192.168.10.0/24這個網段
2.網段的地址池是192.168.10.0-192.168.10.255
3.此網段的廣播地址是192.168.10.255
4.有254個可用地址192.168.10.1-192.168.10.254

這裏有一個名詞“網段”，IP地址由網絡位和主機位組成，掩碼決定了網絡位的位數，IP地址的網絡位相同的是同一網段的。什麼又是網絡位和主機位呢？192.168.10.10/24其實是由二進制數轉化而來，24是掩碼的簡寫，在設備上的表示方式爲255.255.255.0，我們將地址和掩碼都轉成二進制形式。
子網掩碼轉成二進制後發現前面24個1，後面8個0。所以可以看出來24的含義了吧，簡寫的掩碼是多少二進制就有多少個1哦。子網掩碼有多少個1網絡位就是多少位了，剩下的就是主機位。當IP的主機位都是0，就代表這個地址的網絡地址，當主機位都是1，代表這個地址的廣播地址。這兩個地址不可作爲主機的IP，剩下還有254個可用地址。

這裏需要注意一下，不是192.168.10.0/24和192.168.10.255/24不能作爲主機地址不是因爲最後一個數字是0和255不可用，而是因爲主機位是全0和全1；反過來講也不是所有網段都是以0結尾，不是所有廣播地址都是以255結尾，主要還是要看主機位。例如如果掩碼是23的話，掩碼前23位是1。

我們發現主機位多了一位，這樣這個網段就比24位掩碼的網段多了256個地址了，去掉主機位全爲0的網絡地址192.168.10.0/23和去掉主機位全爲1的廣播地址192.168.11.255，剩下還有510個可用地址哦，其中192.168.10.255/23和192.168.11.0/23都是可以作爲主機的IP哦。

如果把掩碼變成25位呢，這樣本來256個地址就被分割成兩個128個地址的網段了分別是192.168.10.0/25和192.168.10.128/25。主機位爲7，可用地址地址就是2⁷-2個即126個。其中192.168.10.0/25網絡地址是192.168.10.0，廣播地址是192.168.10.127。192.168.10.128/25網絡地址是192.168.10.128，廣播地址是192.168.10.255。

根據分析和實際情況，可以整理以下知識點：

1.掩碼越大，網段中可用的地址越少
2.主機位全爲0是網絡地址，主機位全爲1是廣播地址，不能作爲主機的IP地址
3.一個網段中可用的地址是2的n次方-2個，n就是主機位，主機位=32-掩碼
4.計算機上最小的子網掩碼是30，可用地址只有2個
5.掩碼是32的地址稱爲主機地址，只有一個地址，一般用做虛擬地址或者設備環回地址
6.IPv4一共有2的32次方個地址，4294967296個

3.IP地址分類

根據不同的取值範圍，IP地址可以分爲五類（容我盜一張圖）：

 A類地址的第一位爲0
 B類地址的前兩位爲10
 C類地址的前三位爲110
 D類地址的前四位爲1110
 E類地址的前五位爲11110

在IP地址3種主要類型裏，各保留了3個區域作爲私有地址，其地址範圍如下：

A類私網地址：10.0.0.0～10.255.255.255 
B類私網地址：172.16.0.0～172.31.255.255 
C類私網地址：192.168.0.0～192.168.255.255
本地迴環地址：127.0.0.1（所有主機都可以ping通的地址）

看到192.168.0.0這個地址眼熟吧，這就是我們日常生活中最常用的地址了，由於互聯網的IP地址有限，劃分了三個區域的私有IP，就是我們電腦、手機等網絡設備的地址，然後使用地址轉換技術NAT將私有地址轉換成公網地址去上網了，互聯網上是不會出現私有地址的哦。

4.IP的報文格式

IP包頭共20個字節，內部格式如下圖：
在自己電腦上使用wireshark軟件抓一下網口的包，對應一下吧。