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回顾之前
上一篇了解了IP协议的各个字段的作用，以及提到了特别重要IP地址，在网络世界中作为通信识别的唯一寻址信息，让两台终端通信知道如何去跟回，其实网络世界更像我们现实世界的缩影，很多能在现实中找到相似的影子，特别在于寄信件的时候，里面最重要的就是地址信息，这个能是去往目的地的关键信息，现实中通过各个省份、城市、区县、区域来定位到具体位置，并且，这个地址是唯一的，不能出现重复，否则信件就不知道如何发送了，而在TCP/IP通信的网络世界中，为了保证正常通信，也是一样，需要有一个唯一并且能够寻址功能定位到目的地在哪的地址信息，这就是IP地址，所以每个设备都需要正确的IP地址，否则无法实现正常的通信，那它在网络世界中如何表示的呢？怎么去保证唯一性呢？
了解IP地址
1、IP地址的格式
在IP协议的报文中，可以得知IP地址是有32个比特，IP地址在计算机中是以二进制的方式处理的，如果全部以二进制的形式来表示，使用跟表达都非常的困难，所以为了人类方便记忆，采用了点分十进制的方式，将32位的IP地址以8位为一组，分成四个部分，每组以【.】进行隔开，再将每组转换成十进制。
以博主电脑网卡获取的地址举例，计算机系统处理以二进制进行，可以看到非常的长，都是0跟1的组合，在使用中很容易出错也非常难记，换成十进制后，相对来说就轻松很多了。并且可以发现二进制里面0跟1的组合不一样，得到的数值也不一样，总共IP地址有多少个呢？
最大允许差不多43亿的终端连接到网络里面来，看起来已经非常多了！但是，如今的Internet网中，IP地址是枯竭的状态，这也是为什么推出了IPV6的原因，可能IP地址的设计者也没想到，今后的internet网会这么庞大。
IP地址其实是由2个部分组成的，一个是网络号（网段地址）和主机号（主机地址），这个两个组成很关键，网络号是设备所在区域的一种标识区分，网络号相同的设备处于同一个网段内，网络号不同的设备处于不同网段，两个之间通信需要依赖三层设备。主机号是在同一个网段中标识不同终端设备，同一个网段内的终端是不允许出现重复的主机号的，这段很重要，先读几次，有个印象，这对我们排错跟学习都非常有帮助。
举个生活中的例子，一个小区内，有多栋楼，每栋楼都有501、601这样，避免住户搞混冲突，开发商会在前面加一个数字或者字母来进行区分每栋楼，比如2501、3601，这样在找位置的时候就很容易找到了。随着时间久了，可能跟同一栋楼的上下左右邻里相处的不错，经常会相互串门聊聊天，聚聚餐之类的，同一楼层每家独立的门牌号不会重复，很容易就找到了。不同楼就相当于网络号，有不同的标识，而同一栋楼的有很多住户，每个住户的门牌号都是不一样的，不会有重复，这样就方便定位了。
同样的，在网络中也是一样，可能我们访问的目的就在一个区域，也可能在另外的区域，那运行了TCP/IP协议的设备不管是PC、手机、路由器还是交换机，都得有一个判断规则，来对比要去的目的跟自己是不是一个网络区域，那就是通过上面的网络号来进行区分。
以我们最容易接触到的家用网举例，每个人家里都有无线路由器，可能有的下面接了电脑、手机、电视、PAD、有的甚至有个人服务器/NAS等。像上面的图，路由器左边是家庭局域网网，比如有三个终端，地址分别是192.168.255.1、192.168.255.2、192.168.255.240，不管是相互传文件以及访问个人的服务器，直接输入对方的地址就可以了，并且还有这样的情况，就算宽带接入出现故障，互联网访问不到了，但这些局域网之间的互访是不影响的。
另外可以发现图里面有相同的特征，都是192.168.255开头，变化的是最后一位，现在还没学介绍到地址分类，假设192.168.255相同的前缀为网络号，同一个网段，而最后一位1、2、240为主机号，数字都不是重复的。
比如这里192.168.255.1访问192.168.255.240，这里192.168.255.1设备系统通过自己网卡的参数读取到对应的IP信息与目的的IP比较，发现网络号相同，则在同一个网段内，直接发送给对方，并且二层封装目的主机的MAC地址。
PS：（在同一个局域网内就是上一篇学习的二层，通过MAC封装，交换机通过MAC学习到目标MAC的接口发送出去，当然这里会留下个疑问，终端之间怎么在会实现知道对方的MAC地址是多少呢，这里还没讲解ARP协议，暂时当成它已经事先知道了。另外家用路由器有多个LAN口，其实这LAN就相当于交换机的工作模式一样，可以学习MAC的功能，自然就能知道某个设备在哪个口）
如图 192.168.255.1去访问互联网上的百度 181.55.6.6， 假设对比前三段，终端判断目的与自己的网络号不一致，那么它该怎么处理呢？
如果终端判断目的与自己的网络号不一致就会丢给网关处理，比如图上面丢给192.168.255.254（家用路由器的网关），家用路由器通过查询路由表中的网络号，查询交给Internet的网关，最终Internet中的路由器也通过查询网络号来层层传递，最终抵达目的地。
通过这个分析网络号和主机号怎么区分，可以得到这些有用的知识点总结。
明白了网络号与主机号的概念，那在IP地址中，哪几位是网络号？哪几位是主机号呢？下面就来了解下地址分类以及子网掩码的概念。
2、IP地址分类
在internet诞生初期，IP地址是非常充裕的，计算机科学家们进行了分类地址，把IP地址分为了5大类，分别是A类、B类、C类、D类、E类。
早期沿用的是地址分类的方法，A、B、C作为全局可用唯一地址进行分配，每个列别定义了网络号以及主机号的范围大小，由于这种方式早就不在使用，只有考试以及很多书籍还在介绍，所以这里就简单介绍下。
（1）A类地址
A类IP地址以首位为“0”开头，前面8位是网络号，网络号范围是0~127（0和127属于保留地址）。
算下来就2^（8-1）-2=126，其中8位中最开始0是固定的，所以只有7个可以变化，0与127是保留需要-2，最终有126个网段。
后24位是主机号网络号和主机号怎么区分，表示可容纳的终端数量，2^24次方=16777216个地址。
（2）B类地址
B类IP地址前两位以“10”固定开头，1~16位为网络号，网络号的范围128.0~191.255，其中169.254为保留地址，算下来2^（16-2）-1，有16383个可用网段。
后16位主机号，表示可容纳的终端数量，2^16次方=65536个地址。
（3）C类地址
C类IP地址前三位“110”固定，从1~24位为它的网络号，范围是192.0.0~223.255.255.255，其中192.0.0属于保留地址，所以有2^（24-3）-1=2097151
后8位是主机号，标识可容纳的终端数量，2^8=256个地址。
（4）D与E类地址
D类IP比较特殊，它属于组播地址，不区分网络号与主机号，用于各种协议中以及某些特殊场景，后续会慢慢熟悉，范围是224.0.0.0~239.255.255.255。而E类属于科研方面等方面，不用于互联网使用。
（5）了解网段地址、网段广播地址、以及单播地址
当主机号全为0时，表示某个网段，叫做网段地址，比如192.168.255.0，表示192.168.255.1到192.168.255.254所有地址，这也是以后在项目中经常遇到的表示方法，用于表示某个网段。
当主机号全为1时，它表示的网段广播地址，发往这个地址的数据包，该网段内所有主机都能收到，比如：网段192.168.255.0，广播地址是192.168.255.255。
所以，在每个网段中，主机号全0的网段地址以及主机号全1的广播地址是不能被使用，每个网段实际可用的地址是对应的地址数-2。
那什么是单播地址呢？每个网段内除去网段地址以及网段广播地址以外，剩下的就是单播地址，单播地址也就我们终端PC、手机以及网络设备路由器、交换机设备上使用的地址了，通信双方就一个发送方与接收方，而广播则是一个发送方，其余同网段的主机都为接收方，但是不会发往其他网段，中间三层设备会隔离广播，不会进行转发。
（6）二进制与十进制转换
上面介绍了一大堆地址范围，可能很多朋友有点犯迷糊，怎么就计算出这么多的网段跟主机了，首先，要明白二进制与十进制的换算。
二进制到十进制的换算，可以参考上面表格，也可以借助计算器，采用程序员的模式，输入对应的数值即可，其中BIN表示二进制，DEC表示十进制，HEX表示十六进制。
按照上面的表格，把每一段“置1”的数值相加就得了每一段的十进制，最终就是192.168.255.4，这个是C类地址，因为网络号前三位固定为110，同样的A与B类的地址，都有前面固定的值，范围都不一样，只要知道了固定值的位置，然后就可以计算出每个类的范围。
（7）IP地址分类的好处
这样的地址分类好处就是简单、选路查询方便，减轻中间设备的压力，但是也带来了很多的问题，也是导致这种分类在如今的环境下无法使用的原因。
问题一：灵活性
一个企业可能根据需求以及区域不同会划分成办公区、生产区、会议区等，而IP分类是没有这种区域层次的划分功能的，缺少灵活性。
问题二：与现实网络不匹配
从上面的分类的网段以及每个可以容纳的终端数来看，A、B、C中间差距太明显，比如一个C类的网段可以容纳254个主机，一个小型办公环境可能够用了，稍微有点规模的就显得不够，而一个B类地址对应一个企业来说又达不到这样大的规模，很多地址就浪费了，注意，公网地址是要花钱购买的，并不是免费使用的。
问题三：安全性问题
比如A公司与B公司是是同行竞争关系，同时向运营商购买了自己需要数量的IP地址，有一天，A公司的技术发现它竟然能看到B公司的数据包？原因就是运营商给它们分配的都是C类同一个网段，比如给A公司分配的是202.100.1.1到202.100.1.50，B公司分配的是202.100.1.101到202.100.1.180，通过地址分类，202.100.1.0属于C类，而且是同一个网段，那么数据通信A与B之间其实是可以直接通信的，有可能B的数据发送了广播报文的，导致A收到了，同样A发送的某些数据包，B也收到了，对于这样的场景，可能客户为了安全性就会选择去其他运营商购买，并且要求独立的网段，这问题对于运营商来说就头疼了，一个C内网段最少也有254个地址，一个公司有又不需要购买这么多，一部分给A，一个部分给B呢，又说不安全，空着吧，又浪费了。
问题四：地址浪费
其实从上面的三个问题中都可以看出来，地址的分类根本无法根据不同的场景需求来定制需要的，不是一个网段多了，就是少了，怎么都会造成地址浪
费空闲的，并且在划分的时候，很多A类地址就被美国的公司或者运营商占据了，像我们中国作为全球第一的人口庞大的国家，都没有一个”完整”的A类地址。而一个A类想想上千万个地址，一个公司怎么可能用得了这么多，剩下的就白白的浪费了。
重点回顾
参考文献
[1]图解网络-小林coding-第三版
[2]计算机网络–自顶向下（第七版）
“承上启下”
竟然分类地址存在这么多的问题，势必需要一种更好的分类划分的方法来避免地址的浪费，以及可以灵活的进行划分，这样才能满足internet快速壮大的规模跟发展的需求，这种方法就是下一篇要讲的子网掩码、VLSM、CIRD、私网地址。
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