网络详解 - 网络层（2）IPv4介绍
在整个互联网就是一整个抽象的网络，而 IP 地址就是一个32位的标识符，标记着网络上一个个主机。IP 中包含前部分的网络号来标志这个 IP 是属于哪个网络的网络号，后部分用于来表示这个 IP 的主机号。
IP 的历史
IP 的划分主要经历了4个阶段
1.IP 的分类
2.子网的划分
3.超网（CIDR）的构建
4.IPv6 的出现（暂不在该文章中讨论）
IP 的分类
所谓的分类，就是在常见网络中，将IP地址划分成若干个部分。常见的分类有5类。
| IP 分类 | 前缀（2 进制） | 网络号位数 | 范围 | 用途 |
|---|---|---|---|---|
| A类 | 0 | 8 | 1.0.0.0 - 126.255.255.255 | 政府机关使用 |
| B类 | 10 | 16 | 128.0.0.0 — 191.255.255.254 | 大中型企业使用 |
| C类 | 110 | 24 | 192.0.0.0 — 223.255.255.254 | 个人使用 |
| D类 | 1110 | 224.0.0.0 — 239.255.255.254 | 多播 | |
| E类 | 1111 | 240.0.0.1 — 255.255.255.254 | 用于实验保留 |
子网的划分
子网指的是从分类网络中划分出来的一部分
子网的划分，将 IP 由2级网络拆分成3级网络，包括网络号、子网号、主机号，使得一个大型网络从逻辑上划分成一个个小网络，从而允许一个单一的站点允许拥有多个局域网。还减少了网络的开销，因为将 IP 的区域划分成了几个部分，分组数据只向某个部分进行转发，但是对外还是表现成一个网络。
子网掩码
那么问题来了，有一个数据包是123.4.5.6，已经到达了网关路由器，怎么才能将这个数据包转发给123.4.5.0 呢？单纯从数据报本身是看不出来的，必须要引入别的机制才能知道，这就有了子网掩码。
| 类别 | 0 | 1 | 2 | 3 |
|---|---|---|---|---|
| IP地址 | 123 | 4 | 5 | 6 |
| 2级IP子网掩码 | 11111111 | 11111111 | 00000000 | 00000000 |
| 3级IP子网掩码 | 11111111 | 11111111 | 11111111 | 00000000 |
将2级掩码和IP进行与运算，就可以得到2级IP的网络号，同理可以得到3级IP的网络号，将这2个网络号进行比较后，就可以轻松的得出子网号。
相应的路由器的转发表也需要进行改动，需要保存三项字段，目标地址、子网掩码、下一跳地址，这样才能是数据报高效正确转发。
特殊的 IP
除了以上的IP以外还有一些特定的IP，来表达特定的值。
| 网络号 | 主机号 | 原地址 | 目标地址 | 用途 |
|---|---|---|---|---|
| 全0 | 全0 | 可用 | 不可用 | 用于表示本网络中的本主机（常用用于DHCP协议） |
| 全0 | host-id | 不可用 | 可用 | 用于表示本网络中的host-id主机 |
| net-id | 全1 | 不可用 | 可用 | 用于net-id网络进行广播 |
| 全1 | 全1 | 不可用 | 可用 | 用于本网络进行广播（路由器均不转发） |
| 127 | 非全0全1 | 可用 | 可用 | 用于主机进行回环测试 |
专用网络
由于全球的 IP 数量有限，不允许每台主机都拥有全球 IP，就划分出一部分特定的 IP 地址专门用来分配个内网。
- 10.0.0.0 ~ 10.255.255.255（10.0.0.0/8）
- 172.16.0.0.0 ~ 172.31.255.255（172.16.0.0.0/12）
- 196.168.0.0 ~ 196.168.255.25（196.168.0.0/16）
构建超网CIDR
按照网络分类，只有划分成3类网络，比如我开了一家公司，只需要6个IP地址就可以了，但是我只能申请一个C类IP地址就有 2^8 个 IP，其中有58个是空闲没有用的。很多公司并不需要C类网络这么多IP地址，导致IP的空间利用率很低，而且 IP 资源也会很快被耗尽，这个时候就出现了 CIDR ，消除了A类B类C类以及子网划分的概念
CIDR将网络分成了2部分，前面部分是“网络前缀”，用来指明网络，后面则用来指明主机。因此CIDR将3级网络又改回了2级，采用的是斜线记法，即在 IP 后面添加上斜线“\”，在写上网络的位数。比如：123.4.5.6/24，就代表前24位是网络前缀，类似于一个C类 IP 地址。