图解IP地址的奥秘:组成与分类
哈喽，大家好呀，我是呼噜噜，好久没有更新文章了，在上一篇文章 互联网下的隐藏”坐标”：IP 地址到底是什么？中，我们了解了什么是ip地址，IPv4 和 IPv6 是两种常见的互联网协议版本。本文将以目前更主流的IPv4来讲解IP地址的组成与分类
IP地址的组成
IPv4 是目前最广泛使用的 IP 地址版本 ，其地址格式：由 32 位二进制数组成，通常分为 4 组，每组8位（1个字节），比如IP地址11000000.10101000.00000001.00000001，转化成点分十进制就是192.168.1.1
IP地址是互联网上设备的唯一标识，它在逻辑上，由网络号（Network ID）和主机号（Host ID）两部分组成。其中：
- 网络号或网络部分：标识设备所在的特定网络，同一个网络内的所有设备共享相同的网络部分，即用于识别网络
- 主机号或主机部分： 在同一个网络内唯一标识特定的设备，即用于识别设备
需要注意一下，网络号和主机号的分配规则:
- 同一网络中所有设备的网络号必须相同
- 同一网络中所有设备的主机号必须不同
- 主机号全0表示网络地址，全1表示广播地址，均不能分配给设备
IP 地址分类(分类编址方法)
在互联网诞生之初，IPv4的地址问题未暴露出来，非常的充足，如果我们想要访问全球不同地方的设备，那就需要在路由器中存放全球所有的IP地址，但是这不现实，普通的路由器也无法存放下去。
所以为了进一步高效地管理 IP 地址资源、简化网络寻址和路由机制，方便IP地址的管理及组网，把所有的IP地址做分类，就像把一个"国家"分成很多个"省市区"一样，层次化管理。这样在当时可以允许路由器高效地将数据包从一个网络转发到另一个网络中
IP地址(IPv4)被分为了五类，A类、B类、C类、D类、E类，其中D 和 E 类用于特殊目的，具体如下
- A类地址
- 范围：
0.0.0.0 到 127.255.255.255（第一位必须为 0，第一个字节范围0 - 127） - 网络号：前
8位（7 位可用，126个网络） - 主机号：后
24位（每个网络 ≈1677 万主机） - 地址数量:
- 可指派网络数：
2^{8-1}-2=126个 - 每网络可分配地址：
2^{24}-2=16777214个
- 可指派网络数：
- 默认子网掩码：
255.0.0.0 - 示例：
10.0.0.1→ 网络号10.0.0.0，主机号0.0.1
A类地址是为大型组织（如政府、大学）设计的，支持海量主机。但在实际生产中，许多地址浪费，因为并非所有组织需要这么多主机
- B 类地址
- 范围：
128.0.0.0到191.255.255.255（前两位必须为 10，第一个字节范围：128 - 191） - 网络号：前
16位（16384个网络） - 主机号：后
16位（每个网络 ≈6.5 万主机） - 地址数量:
- 可指派网络数：
2^{16-2}=16384个 - 每网络可分配地址：
2^{16}-2=65534个
- 可指派网络数：
- 默认子网掩码：
255.255.0.0 - 示例：
172.16.0.1→ 网络号172.16.0.0，主机号0.1
B 类地址，网络数和主机数比较均衡，适合中型企业。1980 年代，许多公司申请 B 类，但导致地址碎片化。
- C 类地址
- 范围：
192.0.0.0到223.255.255.255（前三位必须为 110，第一个字节范围：192 - 223） - 网络号：前
24位（209 万个网络） - 主机号：后
8位（每个网络254主机） - 地址数量:
- 可指派网络数：
2^{24-3}=2097152个 - 每网络可分配地址：
2^{8}-2=254个
- 可指派网络数：
- 默认子网掩码：
255.255.255.0。 - 示例：
192.168.1.100→ 网络号192.168.1.0，主机号100
C 类地址，是为小型网络（如家庭或小办公室）优化。但随着互联网普及，C 类网络数量虽多，却无法满足大型需求，导致地址短缺！
我们再通过一张图，让你快速对比了解地址的区别：
- D 和 E 类地址：特殊用途
- D 类（
224.0.0.0-239.255.255.255）：用于多播Multicast。地址标识一组主机，而非单个主机。发送到组播地址的数据会被该组所有成员接收，可以同时向多设备发送数据（如视频流） - E 类（
240.0.0.0-255.255.255.255）：保留地址，用于实验用途，未公开发放
另外还有几个特殊地址，大家了解一下：
127.0.0.1：环回地址，用于测试本地设备255.255.255.255：广播地址0.0.0.0：默认路由地址
工程师们通过将 IP 地址划分为 A、B、C 等不同类别，可以根据网络规模（大型、中型、小型）进行快速分类和分配，简化了地址管理流程。
单播地址、网络地址、广播地址
我们这里再补充一个概念，ip地址从功能上来分类地址类型。还能够分为3类：
- 单播地址，A类、B类和C类地址都是单播地址，只有单播地址可以分配给网络中的主机（或路由器）的各接口。每个IP地址都唯一指向一个主机，数据包按照目标地址送达对应设备。
- 网络地址，主机号为"全0"的地址是网络地址，它是系统中一组设备或一组IP地址的标识符，不能分配给主机（或路由器）的各接口
- 广播地址，主机号为"全1"的地址是广播地址，广播地址是网络上所有设备的标识符，不能分配给主机（或路由器）的各接口。广播地址通常用于同一个链路中相互连接的主机之间发送数据包，比如网络初始化、设备发现等过程。注意
如今IPv6不再支持广播机制
所以上面A类、B类、C类地址，计算可分配的地址都需要减去2，就是因为减2是去掉主机号为全0的网络地址和全1的广播地址
尾语
这种地址分类方式，即分类编址方法，它从 1981 年到 1993 年一直使用，是一种早期、低效的划分方式，已被CIDR取代。但我们了解它有助于理解网络发展史和一些遗留概念。
分类编址方法它在网络规模较小时特别实用。它允许网络管理员快速设置，而无需复杂的计算。笔者这里总结一下，其大致的优缺点：
- 在网络的配置和管理方面，它简单明了，使用默认子网掩码，易于初学者和简单网络。但是另一方面缺少层次，无法灵活划分子网，适合复杂环境的扩展性差。
- 在路由转发上，它基于网络地址选路简单，减少路由表大小和计算开销。但是刚性划分导致地址浪费，间接增加全球路由负担。
- 在网络地址匹配方面，它支持不同规模（A 大、B 中、C 小），便于早期分配。但低效、浪费地址，比如C 类太小（254 主机，如网吧不足）；B 类太大（6.5 万，浪费）
本文就先到这里啦，分类编址方法缺点的缺点，会在CIDR里解决，后面我们会继续讲解，关注我，持续学习提升自己
点赞收藏在看就是对笔者最好的催更！最后感谢大家的阅读，我们下期再见~
参考资料：
https://blog.csdn.net/m0_37732829/article/details/94717850
https://www.cnblogs.com/tunian/p/9632893.html
https://www.freebuf.com/news/339733.html
作者：小牛呼噜噜
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