IP详解

1.基本概念

IP（Internet Protocol）：网络互连协议。IP地址是一个32位的二进制数，采用点分十进制表示

IP报文结构

普通IP报文头部长度为20个字节。
版本：标明IP协议的版本，目前为IPV4为4；报文长度：指IP包头部长度，占四位。总长度：整个IP数据包的长度。

服务类型：TOC，Type of Service。8位（3位COS+4位TOS+1位 空闲），4位TOS表示最小时延，最大吞吐量，最高可靠性和最小费用。

标示符：唯一地标示主机发送的每一份数据报。通常每发送一份报文它的价值为加1.

生成时间TTL：设置了数据包可以经过的路由器数目。一旦经过一个路由器，TTL的值就会减1，当该字段为0时，数据包被抛弃。

协议：上层协议。如TCP协议的协议号为6，UDP的协议号为17

报头检验和：计算IP头部的检验和，检查报文头部的完整性。

2.IP地址分类

为了便于寻址以及层次化构造网络，每个IP地址包括两个标识码（ID），即网络ID和主机ID。同一个物理网络上的所有主机都使用同一个网络ID，网络上的一个主机（包括网络上工作站，服务器和路由器等）有一个主机ID与其对应。Internet委员会定义了5种IP地址类型以适合不同容量的网络，即A类~E类。

类别 默认子网掩码 支持主机数 A 255.0.0.0 2^24-2 B 255.255.0.0 2^16-2 C 255.255.255.0 2^8-2

3.特殊地址

1. 每一个字节都为0的地址（“0.0.0.0”）对应于当前主机；
2. IP地址中的每一个字节都为1的IP地址（255．255．255．255）是当前子网的广播地址；
3. IP地址中凡是以“11110”开头的E类IP地址都保留用于将来和实验使用。
4. IP地址中不能以十进制“127”作为开头，该类地址中数字127．0．0．1到127．255．255．255用于回路测试，如：127.0.0.1可以代表本机IP地址，用“http://127.0.0.1”就可以测试本机中配置的Web服务器。
5. 网络ID的第一个8位组也不能全置为“0”，全“0”表示本地网络。

4.私有地址

IP地址分为公网IP地址和私有IP地址。公网IP是在Internet使用的IP地址，而私有IP地址则是在局域网中使用的IP地址，在互联网上不使用。

私有网络内的主机要与位于公网上的主机进行通讯时必须经过地址转换，将其私有地址转换为合法公网地址才能对外访问。一般使用NAT－Network Address Translation 网络地址转换

类别 IP范围 私有地址范围 保留地址 A 1.0.0.0~126.255.255.255 10.0.0.0~10.255.255.255 127.0.0.0~127.255.255.255 B 128.0.0.0~191.255.255.255 172.16.0.0~172.31.255.255 169.254.0.0~169.254.255.255 C 192.0.0.0~223.255.255.255 192.168.0.0~192.168.255.255 无

5.子网掩码

子网掩码(subnet mask)：又叫网络掩码、地址掩码、子网络遮罩，它是一种用来指明一个IP地址的哪些位标识的是主机所在的子网，以及哪些位标识的是主机的位掩码。

子网掩码不能单独存在，它必须结合IP地址一起使用。子网掩码只有一个作用，就是将某个IP地址划分成网络地址和主机地址两部分。

屏蔽一个IP地址的网络部分的“全1”比特模式。利用子网掩码可以把大的网络划分成子网，即VLSM（可变长子网掩码），也可以把小的网络归并成大的网络即超网。

子网掩码由1和0组成，且1和0分别连续。左边是网络位，用二进制数字“1”表示，1的数目等于网络位的长度；右边是主机位，用二进制数字“0”表示，0的数目等于主机位的长度。

让掩码与ip地址做按位与运算时用0遮住原主机数，而不改变原网络段数字，而且很容易通过0的位数确定子网的主机数（2的主机位数次方-2，因为主机号全为1时表示该网络广播地址，全为0时表示该网络的网络号，这是两个特殊地址）。只有通过子网掩码，才能表明一台主机所在的子网与其他子网的关系，使网络正常工作。

例子：将B类IP地址168.195.0.0划分成27个子网，计算子网掩码

1. 27=11011，至少需要N=5位来表示
2. 将B类地址的默认子网掩码255.255.0.0的主机地址前5位置1，即得到其子网掩码：1111111 11111111 11111000 00000000（255.255.248.0）
3. 这样产生2^5-2=30个子网！