1、IP包头

在TCP/IP四层模型的最后，介绍了数据的封装与解封装过程，其中在数据封装进行到网络层时，提到在此时会将IP包头封装进数据中，关于IP包头的详细介绍请看下图：

图中每行共有32位，包头部位一共有5行，因此共有160位；因为每8位表示一个字节，因此一共有20个字节。但由于还有可选项的存在，因此在实际使用过程中，包头的长度并不一定总是20个字节，这也是IPv4协议比下一代IPv6协议传输速度慢的原因，因为每次接收一个数据包，都要先检测包头长度，才能将其取下，这十分浪费资源；而在下一代IPv6协议当中，已经采取定长包头，即固定长度，从而避免了这个问题。

2、IP地址

在IP包头中会描述源IP地址及目标IP地址，描述IP地址的位数是32位，因此在IPv4的数据包IP地址的数量仅有2^32个，也就是42亿9千万左右个IP地址，32位所能表示的最大及最小的IP地址如下所示：

00000000000000000000000000000000
　　　　　　　……
11111111111111111111111111111111

但此时出现一个问题，例如将最大的IP地址转换成十进制，结果是4294967295，数据太大，因此便将32位分成4组，在每8位之间用.隔开：

00000000.00000000.00000000.00000000
　　　　　　　　……
11111111.11111111.11111111.11111111

之后再将每8位分别转为十进制，即为常见的IP地址形式：

0.0.0.0
……
255.255.255.255

3、IP地址分类

现阶段IP地址共分为A、B、C、D、E五大类，其中D、E两类较为特殊，并不用于商业用途。

D类IP地址：第一个字节以“1110”开始，它是一个专门保留的地址。它并不指向特定的网络，目前这一类地址被用在多点广播中。多点广播地址用来一次寻址一组计算机，它标识共享同一协议的一组计算机。

E类IP地址：第一个字节以“11110”开始，它是为将来使用而保留。

IP地址由两部分组成，网络号和主机号。网络号指所在网络的网络编号，而主机号表示该网络内的不同计算机的编号，详情如下图所示：

下面着重介绍与日常接触更密切的A、B、C三类地址，结合上下两张图来理解：

A类地址：

• A类地址的网络号由第一组8位二进制数表示，必须以“0”开始。因此，A类地址中第一组地址的网络号为00000001，最后一组地址的网络号是01111111，换算成十进制就是1—127，所以，A类地址支持的最大网段数目，即网络号共有2^7-2个，减去的2个分别是网络号为0和127，也就是无论主机号如何变化，只要网络号是1—126范围内的IP地址都是A类地址。
• A类地址的主机号占后三组8位二进制数，每个网络中允许最大有2^24-2台主机，减2是因为主机号全0对应网络地址，主机号全1对应广播地址。

B类地址：

• B类地址的网络号由前两组8位二进制数表示，必须以“10”开始。因此，B类地址中第一组地址的网络号为10000000.00000000，最后一组地址的网络号是10111111.11111111，换算成十进制就是128.0—191.255，所以，B类地址支持的最大网段数目，即网络号共有2^14个，也就是无论主机号如何变化，只要网络号是128.0—191.255范围内的IP地址都是B类地址。
• B类地址的主机号占后两组8位二进制数，每个网络中允许最大有2^16-2台主机，减2是因为主机号全0对应网络地址，主机号全1对应广播地址。

C类地址：

• C类地址的网络号由前三组8位二进制数表示，必须以“110”开始。因此，C类地址中第一组地址的网络号为11000000.00000000.00000000，最后一组地址的网络号是11011111.11111111.11111111，换算成十进制就是192.0.0—223.255.255，所以，C类地址支持的最大网段数目，即网络号共有2^21个，也就是无论主机号如何变化，只要网络号是192.0.0—223.255.255范围内的IP地址都是C类地址。
• C类地址的主机号占最后一组8位二进制数，每个网络中允许最大有2^8-2台主机，减2是因为主机号全0对应网络地址，主机号全1对应广播地址。

实际上每个网段中的主机数量都是依据子网掩码进行划分，IP地址是无法决定的，但由于每个IP地址都有一个标准子网掩码，因此以上的划分都是依据标准子网掩码进行的，非标准子网掩码的划分在后面会详细介绍。

私有IP地址：

私有地址属于非注册地址，专门为组织机构内部使用，与需要付费才能使用的公网IP地址不同，私有IP地址可以免费使用，但同样的不能直接访问公网，当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。私有IP地址的出现极大程度上缓解了公网IP地址不足的现象，在内部局域网中私有IP地址可以像公网IP地址一样地使用；有些不需要与网络通讯的设备，如打印机等也可以使用私有IP地址。

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