IP 协议
地址分类
IP地址 = 网络地址＋主机地址
| 分类 | 开头 | 第一个字节范围 | 总体范围 | 掩码地址 | 说明 |
|---|---|---|---|---|---|
| A类 | 0 | 1~126 | 1.0.0.0 - 126.255.255.255 | 255.0.0.0 | 给规模特别大的网络使用 |
| B类 | 10 | 128~191 | 128.0.0.0 - 191.255.255.255 | 255.255.0.0 | 给一般的中型网络 |
| C类 | 110 | 192~223 | 192.0.0.0 - 223.255.255.255 | 255.255.255.0 | 给小型网络 |
| D类 | 1110 | 224~239 | 224.0.0.0 - 239.255.255.255 | - | 用于多点广播（组播） |
| E类 | 11110 | 240~255 | 240.0.0.0 - 255.255.255.255 | - | 用于广播地址 |
特殊IP地址
- 127.0.0.1 - 本地回环地址（loopback），数据包不经过网卡
- 255.255.255.255 - 受限广播地址，路由器不转发
- 0.0.0.0 - 任意网络地址，匹配所有网络
- 169.254.x.x - 链路本地地址，DHCP获取失败时自动分配
私有地址范围
| 类别 | 范围 |
|---|---|
| A类 | 10.0.0.0 - 10.255.255.255 |
| B类 | 172.16.0.0 - 172.31.255.255 |
| C类 | 192.168.0.0 - 192.168.255.255 |
子网掩码与CIDR
子网掩码用于区分网络地址和主机地址。CIDR（无类别域间路由）使用斜线记法：
192.168.1.0/24 = 192.168.1.0 子网掩码 255.255.255.0/24 表示前24位为网络位，剩余8位为主机位，可容纳 2^8 - 2 = 254 台主机（减去网络地址和广播地址）。
IP头部结构
IPv4头部最小20字节，包含以下关键字段：
版本(4bit) | 头部长度(4bit) | 服务类型(8bit) | 总长度(16bit)
identification(16bit) | 标志(3bit) | 片偏移(13bit)
TTL(8bit) | 协议号(8bit) | 头部校验和(16bit)
源IP地址(32bit)
目标IP地址(32bit)关键字段说明：
- TTL - 生存时间，每经过一个路由减1，防止环路
- 协议号 - 标识上层协议：6=TCP，17=UDP，1=ICMP
- 片偏移 - 分片数据包的位置，用于重组
路由转发流程
- 检查目标地址是否在本地网络
- 若不在，查找路由表找到下一跳
- TTL减1，校验和重新计算
- 发送到下一跳或直接交付
练习题
【问题】为什么IP地址分为公有地址和私有地址？
【解答】IPv4地址空间有限（约43亿），公有地址由IANA统一分配，私有地址用于内部网络可重复使用。通过NAT技术，私有地址用户可以共享公有地址访问互联网，既解决了地址不足问题，又增加了网络安全性。