网络学习-1.IP基础

1.IP的定义

IP是Internet Protocol（网际互连协议）的缩写，是整个TCP/IP协议族的核心，也是构成互联网的基础，是TCP/IP体系中的网络层协议。IP网络规定网络中所有设备必须有一个独一无二的IP地址，不能出现重复的地址。IP有两个版本IPv4和IPv6，IPv4已经快全部使用了，IPv6是今后的趋势，本文只讲IPv4。

2.IP地址分析

IP地址一般表现为X.X.X.X/X的形式，例如常见的192.168.10.10/24。可以看出IP地址有四个部分的数字和/后面一位数字组成，这些数字具体有哪些含义呢？

1.192.168.10.10/24这个地址属于192.168.10.0/24这个网段
2.网段的地址池是192.168.10.0-192.168.10.255
3.此网段的广播地址是192.168.10.255
4.有254个可用地址192.168.10.1-192.168.10.254

这里有一个名词“网段”，IP地址由网络位和主机位组成，掩码决定了网络位的位数，IP地址的网络位相同的是同一网段的。什么又是网络位和主机位呢？192.168.10.10/24其实是由二进制数转化而来，24是掩码的简写，在设备上的表示方式为255.255.255.0，我们将地址和掩码都转成二进制形式。
子网掩码转成二进制后发现前面24个1，后面8个0。所以可以看出来24的含义了吧，简写的掩码是多少二进制就有多少个1哦。子网掩码有多少个1网络位就是多少位了，剩下的就是主机位。当IP的主机位都是0，就代表这个地址的网络地址，当主机位都是1，代表这个地址的广播地址。这两个地址不可作为主机的IP，剩下还有254个可用地址。

这里需要注意一下，不是192.168.10.0/24和192.168.10.255/24不能作为主机地址不是因为最后一个数字是0和255不可用，而是因为主机位是全0和全1；反过来讲也不是所有网段都是以0结尾，不是所有广播地址都是以255结尾，主要还是要看主机位。例如如果掩码是23的话，掩码前23位是1。

我们发现主机位多了一位，这样这个网段就比24位掩码的网段多了256个地址了，去掉主机位全为0的网络地址192.168.10.0/23和去掉主机位全为1的广播地址192.168.11.255，剩下还有510个可用地址哦，其中192.168.10.255/23和192.168.11.0/23都是可以作为主机的IP哦。

如果把掩码变成25位呢，这样本来256个地址就被分割成两个128个地址的网段了分别是192.168.10.0/25和192.168.10.128/25。主机位为7，可用地址地址就是2⁷-2个即126个。其中192.168.10.0/25网络地址是192.168.10.0，广播地址是192.168.10.127。192.168.10.128/25网络地址是192.168.10.128，广播地址是192.168.10.255。

根据分析和实际情况，可以整理以下知识点：

1.掩码越大，网段中可用的地址越少
2.主机位全为0是网络地址，主机位全为1是广播地址，不能作为主机的IP地址
3.一个网段中可用的地址是2的n次方-2个，n就是主机位，主机位=32-掩码
4.计算机上最小的子网掩码是30，可用地址只有2个
5.掩码是32的地址称为主机地址，只有一个地址，一般用做虚拟地址或者设备环回地址
6.IPv4一共有2的32次方个地址，4294967296个

3.IP地址分类

根据不同的取值范围，IP地址可以分为五类（容我盗一张图）：

 A类地址的第一位为0
 B类地址的前两位为10
 C类地址的前三位为110
 D类地址的前四位为1110
 E类地址的前五位为11110

在IP地址3种主要类型里，各保留了3个区域作为私有地址，其地址范围如下：

A类私网地址：10.0.0.0～10.255.255.255 
B类私网地址：172.16.0.0～172.31.255.255 
C类私网地址：192.168.0.0～192.168.255.255
本地回环地址：127.0.0.1（所有主机都可以ping通的地址）

看到192.168.0.0这个地址眼熟吧，这就是我们日常生活中最常用的地址了，由于互联网的IP地址有限，划分了三个区域的私有IP，就是我们电脑、手机等网络设备的地址，然后使用地址转换技术NAT将私有地址转换成公网地址去上网了，互联网上是不会出现私有地址的哦。

4.IP的报文格式

IP包头共20个字节，内部格式如下图：
在自己电脑上使用wireshark软件抓一下网口的包，对应一下吧。