IP地址使用，分類等詳解
目錄
一、IP地址和MAC地址
1、MAC地址
MAC（Media Access Control，介質訪問控制）地址，或稱為實體地址，也叫硬體地址，用來定義網路裝置的位置，MAC地址是網絡卡出廠時設定的，是固定的（但可以通過在裝置管理器中或登錄檔等方式修改，同一網段內的MAC地址必須唯一）。MAC地址採用十六進位制數表示，長度是6個位元組（48位），分為前24位和後24位。
1、前24位叫做組織唯一標誌符（Organizationally Unique Identifier，即OUI），是由IEEE的註冊管理機構給不同廠家分配的程式碼，區分了不同的廠家。
2、後24位是由廠家自己分配的，稱為擴充套件識別符號。同一個廠家生產的網絡卡中MAC地址後24位是不同的。
MAC地址對應於OSI參考模型的第二層資料鏈路層，工作在資料鏈路層的交換機維護著計算機MAC地址和自身埠的資料庫，交換機根據收到的資料幀中的“目的MAC地址”欄位來轉發資料幀。
2、IP地址
IP地址（Internet Protocol Address），縮寫為IP Adress，是一種在Internet上的給主機統一編址的地址格式，也稱為網路協議（IP協議）地址。它為網際網路上的每一個網路和每一臺主機分配一個邏輯地址，常見的IP地址，分為IPv4與IPv6兩大類，當前廣泛應用的是IPv4，目前IPv4幾乎耗盡，下一階段必然會進行版本升級到IPv6；如無特別註明，一般我們講的的IP地址所指的是IPv4。
IP地址對應於OSI參考模型的第三層網路層，工作在網路層的路由器根據目標IP和源IP來判斷是否屬於同一網段，如果是不同網段，則轉發資料包。
3、IP地址格式和表示
在計算機二進位制中，1個位元組 = 8位 = 8bit（位元）
①IP地址格式和表示
IP地址(IPv4)由32位二進位制陣列成，分為4段（4個位元組），每一段為8位二進位制數（1個位元組）
每一段8位二進位制，中間使用英文的標點符號“.”隔開
由於二進位制數太長，為了便於記憶和識別，把每一段8位二進位制數轉成十進位制，大小為0至255。
IP地址的這種表示法叫做“點分十進位制表示法”。
IP地址表示為：xxx.xxx.xxx.xxx
舉個栗子：210.21.196.6就是一個IP地址的表示。
②理解2的指數冪
2的冪也稱為2的指數，還可以稱為2的次方，如2的2次方、2的3次方等等，任何數的0次方都等於1。
在IP地址中，0次方到7次方剛好為8位，這對於IP地址二進位制轉換為十進位制非常方便。
舉個栗子：11010010 = 1×2^7+1×2^6+0×2^5+1×2^4+0×2^3+0×2^2+1×2^1+0×2^0 = 128+64+0+16+0+0+2+0 = 210
我們需要記住上圖的2的冪的結果，不需要死記硬背，這個是有技巧的，從上圖來看，很容易發現，由於是2的冪，所有相鄰的冪的前後都是相差2倍，所以只要知道其中一個冪值，就知道相鄰的冪的值。
4、IP地址的組成
IP地址=網路地址+主機地址，比如：
計算機的IP地址由兩部分組成，一部分為網路標識，一部分為主機標識，同一網段內的計算機網路部分相同，主機部分不同同時重複出現。路由器連線不同網段，負責不同網段之間的資料轉發，交換機連線的是同一網段的計算機。通過設定網路地址和主機地址，在互相連線的整個網路中保證每臺主機的IP地址不會互相重疊，即IP地址具有了唯一性。
5、IP地址與MAC地址區別
- 長度不同：IP地址為32位（二進位制），MAC地址為48位（十六進位制）。
- 分配依據不同：IP地址的分配是基於網路拓撲，MAC地址的分配是基於製造商。
- 定址協議層不同：IP地址應用於OSI第三層（網路層），而MAC地址應用在OSI第二層（資料鏈路層）。
6、IP地址與MAC地址的作用和關係
IP和MAC兩者之間分工明確，默契合作，完成通訊過程。在資料通訊時，IP地址專注於網路層，網路層裝置（如路由器）根據IP地址，將資料包從一個網路傳遞轉發到另外一個網路上；而MAC地址專注於資料鏈路層，資料鏈路層裝置（如交換機）根據MAC地址，將一個數據幀從一個節點傳送到相同鏈路的另一個節點上。IP和MAC地址這種對映關係由ARP（Address Resolution Protocol，地址解析協議）協議完成，ARP根據目的IP地址，找到中間節點的MAC地址，通過中間節點傳送，從而最終到達目的網路。
計算機在和其他計算機通訊之前，首先要判斷目標IP地址和自己的IP地址是否在一個網段，這決定了資料鏈層的目標MAC地址是目標計算機的還是路由器介面的MAC地址。資料包的目標IP地址決定了資料包最終到達哪一個計算機，而目標MAC地址決定了該資料包下一跳由哪個裝置接收，不一定是終點。
二、IP地址的分類
1、IP地址分類詳解
IP地址分A、B、C、D、E五類，其中A、B、C這三類是比較常用的IP地址，D、E類為特殊地址。
①、A類地址
- A類地址第1位元組為網路地址（最高位固定是0），另外3個位元組為主機地址。
- A類地址範圍：1.0.0.0 - 126.255.255.255，其中0和127作為特殊地址。
- A類網路預設子網掩碼為255.0.0.0，也可寫作/8。
- A類網路最大主機數量是256×256×256-2=166777214（減去1個主機位為0的網路地址和1個廣播地址）。
在計算機網路中，主機ID全部為0的地址為網路地址，而主機ID全部為1的地址為廣播地址，這2個地址是不能分配給主機用的。
②、B類地址
- B類地址第1位元組（最高位固定是10）和第2位元組為網路地址，另外2個位元組為主機地址。
- B類地址範圍：128.0.0.0 - 191.255.255.255。
- B類網路預設子網掩碼為255.255.0.0，也可寫作/16。
- B類網路最大主機數量256×256-2=6554。
③、C類地址
- C類地址第1位元組（最高位固定是110）、第2位元組和第3個位元組，另外1個位元組為主機地址。
- C類地址範圍：192.0.0.0 - 223.255.255.255。
- C類網路預設子網掩碼為255.255.255.0，也可寫作/24。
- C類網路最大主機數量256-2=254。
④、D類地址
- D類地址不分網路地址和主機地址，它的第1個位元組的最高位固定是1110。
- D類地址用於組播（也稱為多播）的地址，無子網掩碼。
- D類地址範圍：224.0.0.0 - 239.255.255.255。
⑤、E類地址
- E類地址也不分網路地址和主機地址，它的第1個位元組的最高位固定是11110。
- E類地址範圍：240.0.0.0 - 255.255.255.255。
- 其中240.0.0.0-255.255.255.254作為保留地址，主要用於Internet試驗和開發，255.255.255.255作為廣播地址。
2、IP地址分類思維導圖
IP地址總結學習思維導圖如下：
三、保留的特殊IP地址
以下這些特殊IP地址都是不能分配給主機用的地址：
- 主機ID全為0的地址：特指某個網段，比如：192.168.10.0 255.255.255.0，指192.168.10.0網段。
- 主機ID全為1的地址：特指該網段的全部主機，比如：192.168.10.255，如果你的計算機發送資料包使用主機ID全是1的IP地址，資料鏈層地址用廣播地址FF-FF-FF-FF-FF-FF。
- 127.0.0.1：是本地環回地址，指本機地址，一般用來測試使用。回送地址(127.x.x.x)是本機回送地址(Loopback Address)，即主機IP堆疊內部的IP地址。
- 169.254.0.0：169.254.0.0-169.254.255.255實際上是自動私有IP地址。
- 0.0.0.0：如果計算機的IP地址和網路中的其他計算機地址衝突，使用ipconfig命令看到的就是0.0.0.0，子網掩碼也是0.0.0.0。
保留的特殊IP地址思維導圖如下：
四、公網和私網IP地址
公網IP地址
公有地址分配和管理由Inter NIC（Internet Network Information Center 因特網資訊中心）負責。各級ISP使用的公網地址都需要向Inter NIC提出申請，有Inter NIC統一發放，這樣就能確保地址塊不衝突。
私網IP地址
建立IP定址方案的人也建立了私網IP地址。這些地址可以被用於私有網路，在Internet沒有這些IP地址，Internet上的路由器也沒有到私有網路的路由表。
- A類：10.0.0.0 255.0.0.0，保留了1個A類網路。
- B類：172.16.0.0 255.255.0.0～172.31.0.0 255.255.0.0，保留了16個B類網路。
- C類：192.168.0.0 255.255.255.0～192.168.255.0 255.255.255.0，保留了256個C類網路。
PS：私網地址訪問Internet需要做NAT或PAT網路地址轉換
PAT（Port Address Translation）方式的地址轉換利用了TCP/UDP協議的埠號，進行地址轉換；
PAT方式的地址轉換是採用了“地址＋埠”的對映方式，因此 可以使內部區域網的許多主機共享一個IP地址訪問Internet；
PAT也叫動態地址轉換，在私有網路地址和外部網路地址之間建立多對一對映，達到了內 部網多臺主機共用同一個公網地址訪問外部網路的目的，
所以在實際應用中多數採用這種方式；
公網和私網IP地址思維導圖如下：
