初学者掌握IP地址

首先介绍下什么是IP地址？

IP地址是IP通信的基础好比人的身份证号码用来标识一台设备或接口通信的基础是基于IP地址来进行通信的。
IP地址是由32位点分十进制组成。例如：192.168.1.1系统底层是无法识别这种十进制的地址底层全是二进制而操作系统经过转换后是十进制方便人记忆及使用。
当初设计IP地址的时候无法预测爆炸性的增长设计的IP地址可用范围大约2的32次方共43亿全球现在约70亿人已经无法满足当前提出的万物互联的需求。
IP地址是IP协议提供的一种统一格式在互联网上的每一个网络和每一台主机分配一个逻辑地址来进行通信。
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发展历程
首先出现的IP地址是IPv4版本。4段十进制数字每一段最大不能超过255。在2019年11月IPv4地址已经分配完毕了已经无可用地址分配。为了进一步扩大互联网的发展通过IPv6重新定义空间IPv6采用128位地址长度2的128次方可以为地球每一粒沙子分配一个IP地址真正的能实现万物互联的理念。
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IP地址类型
IP地址在当初研发规划的时候已经定义了IP地址的规范及范围。IP地址的范围是0.0.0.0-255.255.255.255。又定义了IP地址的使用类型：公有地址公网地址和私有私网地址地址。
公有地址是真正用于互联网的广域网通信使用该IP地址属于注册备案地址。由Inter NIC因特网信息中心机构统一规划分发给三大洲再由各大洲分配到各国家使用国家在自定义分配给运营商运营商在分配到各个单位部门及个人用户。这些地址全部注册备案登记。

私有地址属于非注册备案地址专门为企业/个人内部使用一部分原因就是为了解决IPv4不够用。
私网地址分了A、B、C、D、E类地址D、E类地址用于科学研究领域保留使用。
A类地址范围：10.0.0.0-10.255.255.255
B类地址范围：172.16.0.0-172.31.255.255
C类地址范围：192.168.0.0-192.168.255.255

IPv4地址的范围和私有地址的范围都是固定的规划好的规范。以上的信息记住这些定义规范。
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IP地址为什么是32位点分十进制？

IPv4地址如：192.168.1.1转换成二进制的话是如何转换。

思路是这样的我们说了地址的范围是0.0.0.0-255.255.255.255那么其中的范围是0-255等于256。把0算上。

首先把256的十进制转换成二进制。

256一直除以2得出的是128/64/32/16/8/4/2/1,除了8次共8位。用11111111来代表。4组8个1是32位。所以叫32位点分十进制地址。
8个1代表255128+64+32+16+8+4+2+1=255。为什么上面是256以个数来计算的话因为还有个0。

那么8个1代表255。那么之间的关联关系是：
1 1 1 1 1 1 1 1
128 64 32 16 8 4 2 1

那么在来看看192.168.1.1的二进制是多少？
192 . 168 . 1 . 1
128+64=192 .128+32+8=168 . +1=1 . +1=1
11000000 .10100000 . 00000001 . 00000001

用了这个表使用上的数字就是1未相加的数字代表0。

上面的这个128 64 32 16 8 4 2 1这个规律一定要记住很好记就是2的倍数。

现在来个举例随便说个地址都可以快速的列出二进制。
如：172.20.200.149这个地址。直接套用规律数字。
172？=128+32+8+4=172 那么=10101100
20？=16+4=20 那么=00010100
200？=128+64+8=200 那么=11001000
149？=128+16+4+1=149 那么=11000101
172.20.200.149的二进制地址是：
10101100.00010100.11001000.11000101

这里已经能很快速的计算出IP地址的转换。其实很简单的搞清楚逻辑感觉小学水平逻辑。在来看看每次电脑配置了IP地址后为什么会自动出现一个子网掩码。255.255.255.0

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子网掩码

子网掩码的唯一作用就是用来确定双方通信的IP地址是否是同一网段的地址如同一网段则通信不同网段则不能直接通信。
在科普下A/B/C类私网地址规定的子网掩码。
A类地址范围：10.0.0.0-10.255.255.255 子网掩码：255.0.0.0
B类地址范围：172.16.0.0-172.31.255.255 子网掩码：255.255.0.0
C类地址范围：192.168.0.0-192.168.255.255子网掩码：255.255.255.0
这些设计IP地址的机构规定的A/B/C三类地址的范围及掩码。

现在看看掩码是如何确定是否统一范围如果没有掩码单纯的IP地址是毫无意义。

比如：192.168.1.1这个IP和192.168.2.1这个IP你说他是一个网段的吗？你说他是他就是你说他不是他也不是。因为没有证据来证明他就是或不是。
子网掩码就是来证明他们是否在同一个网段。
这里又引入了IP地址的网络位和主机位。

以C类地址掩码255.255.255.0255.255.255代表网络位0代表主机位。
那么在想象下这个C类IP192.168.0.0网络位就占了32位的24位。0就占了8位网络位就是代表一个网段的意思主机位是代表能分配给终端的有效IP位。
所以C类地址只有8位前面也说了8个1代表255。那么C类地址可分配的IP地址也就0-255共256个IP地址。
再次论证192.168.0.1掩码255.255.255.0和192.168.0.100掩码255.255.255.0是在同一个网段因为255.255.255代表192.168.0。两边都是192.168.0网络。所以是同一个网段。
192.168.0.1掩码255.255.255.0192.168.1.100掩码255.255.255.0不再同一个网段因为255.255.255代表192.168.0和192.168.1。网络位不一致。所以不是同一网段不能通信。

通过二进制的运算进行对比是否在同一网段
192.168.0.1/255.255.255.0
11000000.10100000.00000000.00000001
192.168.1.1/255.255.255.0
11000000.10100000.00000001.00000001
网络位明显不再同一网段。

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在来说下刚说的192.168.0.0/255.255.255.0这个IP地址的主机位可分配的有效IP地址是0-255共256个IP。是如何得出来的。
192.168.0.0 /255.255.255.0
11000000.10100000.00000000.00000000
网络位代表一个网段是固定不变的而主机位后面的数字则代表这个段有多少个IP地址
配个之前 128 64 32 16 8 4 2 1
11000000.10100000.00000000.00000000=0 192.168.0.0
11000000.10100000.00000000.00000001=1 192.168.0.1 1=1
11000000.10100000.00000000.00000010=2 192.168.0.2 10=2
11000000.10100000.00000000.00000011=3 192.168.0.3 11=2+1
11000000.10100000.00000000.00000100=4 192.168.0.4 100=4
11000000.10100000.00000000.00000101=5 192.168.0.5 101=4+1
11000000.10100000.00000000.00000110=6 192.168.0.6
11000000.10100000.00000000.00000111=7 192.168.0.7
11000000.10100000.00000000.00001000=8 192.168.0.8
…
…
11000000.10100000.00000000.11111110=254 192.168.0.254
128+64+32+16+8+4+2=254
11000000.10100000.00000000.11111111=255 192.168.0.255
128+64+32+16+8+4+2+1=255

上述看完理解后学习了IP地址的范围和C类地址容纳的IP范围。
一个C类地址可以容纳的IP地址是256个这里需要说明的是每一个网段的开始和结束地址不能给终端进行配置。
192.168.1.0/255.255.255.0 的192.168.1.0起始地址和192.168.1.255结束地址不能给终端使用理解为保留地址起始地址是网络地址结束地址是广播地址是IP设备通信层使用的地址。所以一个C类地址可分配给主机的地址是192.168.1.1-192.168.1.254。
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在来思考下B类地址和A类地址。
C类地址现在知道了一个网段可容纳的地址是254个可分配给主机的地址。它的主机位只有一段就是后8位。

那么看看B类地址的掩码规定了B类地址掩码255.255.0.0
网络位前2个8位主机位后2个8位意味着从地址层面看网络位缩小了而主机位增大了。
例如：172.16.0.0/255.255.0.0 如何换算主机位。
10101100.00010000.00000000.00000000
网络位 主机位

还是上面的例子
10101100.00010000.00000000.00000000 = 0.0 172.16.0.0
10101100.00010000.00000000.00000001 = 0.1 172.16.0.1
10101100.00010000.00000000.00000010 = 0.2 172.16.0.2
10101100.00010000.00000000.00000011 = 0.3 172.16.0.3
10101100.00010000.00000000.00000100 = 0.4 172.16.0.4
…
10101100.00010000.00000000.11111111 = 0.255 172.16.0.255
10101100.00010000.00000001.00000000 = 1.0 172.16.1.0
10101100.00010000.00000001.00000001 = 1.0 172.16.1.1
10101100.00010000.00000001.00000010 = 1.0 172.16.1.2
10101100.00010000.00000001.00000011 = 1.0 172.16.1.3
…
10101100.00010000.00000001.11111111 = 1.255 172.16.1.255

…以此类推 1.X 2.X 3.X 4.X 5.X 6.X~~~~252.X 253.X 254.X 255.X
…
10101100.00010000.11111111.11111111 = 255.255 172.16.255.255

那么这个B类地址一个网段的范围是：172.16.0.0-172.16.255.255
想想能容纳的主机要多么庞大。除去172.16.0.0的网络地址和172.16.255.255的广播地址其余的都是可分配给主机的可用地址。
C类地址192.168.1.255/255.255.255.0这个广播地址是不能给主机用的而B类地址的172.16.1.0 /1.255 2.255 3.255 这些地址是可以给主机使用的因为B类地址一个大段包含了这些地址只要不是开始和结束地址都是可以进行分配使用的。
我们通常计算A/B/C类地址都是这么算的C类地址只有8位主机位。那么就是2的8次方=256除去首尾=254可用主机。
B类地址有16位主机位就是2的16次方-2=65536-2=65534个可用主机。
A类地址有24位主机位就是2的24次方-2=16777214个可用主机。

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备注：192.168.1.1/255.255.255.0这么写一个地址出来的话你也知道他是C类地址中包含的一个主机的IP地址。通常代表一个IP地址。
如果写成192.168.1.0/255.255.255.0这么写一个地址出来的话它代表C类地址的一个网段。

255.255.255.0可以简写成24 192.168.1.1/24 192.168.1.0/24
172.16.0.0/16 10.0.0.0/8

主机位也计算出来了。IP地址现在大致也能计算可用地址。

那么还有需要理解的一点。
C类地址192.168.0.0-192.168.255.255 掩码规定了前三位是网络位后面是主机位。
那么可以这么说C类地址有256个网段。每个网段包含256个IP可用分配给主机的每个网段包含254个IP。
192.168.0.0/24网段。192.168.1.0/24网段
·······192.168.254.0/24网段 192.168.255.0/24网段

B类地址的网段172.16-172.31共16个网段每个网段包含主机65534个。

记住不同网段是不能进行通信的。