IP地址和子网划分学习笔记之《IP地址详解》

在学习IP地址和子网划分前，必须对进制计数有一定了解，尤其是二进制和十进制之间的相互转换，对于我们掌握IP地址和子网的划分非常有帮助，可参看如下目录详文。IP地址和子网划分学习笔记相关篇章： 1、IP地址和子网划分学习笔记之《预备知识：进制计数》2、IP地址和子网划分学习笔记之《IP地址详解》 3、IP地址和子网划分学习笔记之《子网掩码详解》 4、IP地址和子网划分学习笔记之《子网划分详解》 5、IP地址和子网划分学习笔记之《超网合并详解》MAC（Media Access Control，介质访问控制）地址，或称为物理地址，也叫硬件地址，用来定义网络设备的位置，MAC地址是网卡出厂时设定的，是固定的（但可以通过在设备管理器中或注册表等方式修改，同一网段内的MAC地址必须唯一）。MAC地址采用十六进制数表示，长度是6个字节（48位），分为前24位和后24位。1、前24位叫做组织唯一标志符（Organizationally Unique Identifier，即OUI），是由IEEE的注册管理机构给不同厂家分配的代码，区分了不同的厂家。
2、后24位是由厂家自己分配的，称为扩展标识符。同一个厂家生产的网卡中MAC地址后24位是不同的。MAC地址对应于OSI参考模型的第二层数据链路层，工作在数据链路层的交换机维护着计算机MAC地址和自身端口的数据库，交换机根据收到的数据帧中的“目的MAC地址”字段来转发数据帧。IP地址（Internet Protocol Address），缩写为IP Adress，是一种在Internet上的给主机统一编址免费云主机域名的地址格式，也称为网络协议（IP协议）地址。它为互联网上的每一个网络和每一台主机分配一个逻辑地址，常见的IP地址，分为IPv4与IPv6两大类，当前广泛应用的是IPv4，目前IPv4几乎耗尽，下一阶段必然会进行版本升级到IPv6；如无特别注明，一般我们讲的的IP地址所指的是IPv4。IP地址对应于OSI参考模型的第三层网络层，工作在网络层的路由器根据目标IP和源IP来判断是否属于同一网段，如果是不同网段，则转发数据包。在计算机二进制中，1个字节 = 8位 = 8bit（比特）IP地址(IPv4)由32位二进制数组成，分为4段（4个字节），每一段为8位二进制数（1个字节）
每一段8位二进制，中间使用英文的标点符号“.”隔开由于二进制数太长，为了便于记忆和识别，把每一段8位二进制数转成十进制，大小为0至255。
IP地址的这种表示法叫做“点分十进制表示法”。
IP地址表示为：xxx.xxx.xxx.xxx
举个栗子：210.21.196.6就是一个IP地址的表示。 2的幂也称为2的指数，还可以称为2的次方，如2的2次方、2的3次方等等，任何数的0次方都等于1。
在IP地址中，0次方到7次方刚好为8位，这对于IP地址二进制转换为十进制非常方便。
举个栗子：11010010 = 12^7+12^6+02^5+12^4+02^3+02^2+12^1+02^0 = 128+64+0+16+0+0+2+0 = 210我们需要记住上图的2的幂的结果，不需要死记硬背，这个是有技巧的，从上图来看，很容易发现，由于是2的幂，所有相邻的幂的前后都是相差2倍，所以只要知道其中一个幂值，就知道相邻的幂的值。IP地址=网络地址+主机地址，比如：

计算机的IP地址由两部分组成，一部分为网络标识，一部分为主机标识，同一网段内的计算机网络部分相同，主机部分不同同时重复出现。路由器连接不同网段，负责不同网段之间的数据转发，交换机连接的是同一网段的计算机。通过设置网络地址和主机地址，在互相连接的整个网络中保证每台主机的IP地址不会互相重叠，即IP地址具有了唯一性。
IP和MAC两者之间分工明确，默契合作，完成通信过程。在数据通信时，IP地址专注于网络层，网络层设备（如路由器）根据IP地址，将数据包从一个网络传递转发到另外一个网络上；而MAC地址专注于数据链路层，数据链路层设备（如交换机）根据MAC地址，将一个数据帧从一个节点传送到相同链路的另一个节点上。IP和MAC地址这种映射关系由ARP（Address Resolution Protocol，地址解析协议）协议完成，ARP根据目的IP地址，找到中间节点的MAC地址，通过中间节点传送，从而最终到达目的网络。
计算机在和其他计算机通信之前，首先要判断目标IP地址和自己的IP地址是否在一个网段，这决定了数据链层的目标MAC地址是目标计算机的还是路由器接口的MAC地址。数据包的目标IP地址决定了数据包最终到达哪一个计算机，而目标MAC地址决定了该数据包下一跳由哪个设备接收，不一定是终点。IP地址分A、B、C、D、E五类，其中A、B、C这三类是比较常用的IP地址，D、E类为特殊地址。在计算机网络中，主机ID全部为0的地址为网络地址，而主机ID全部为1的地址为广播地址，这2个地址是不能分配给主机用的。IP地址总结学习思维导图如下：
以下这些特殊IP地址都是不能分配给主机用的地址：保留的特殊IP地址思维导图如下：公网IP地址
公有地址分配和管理由Inter NIC（Internet Network Information Center 因特网信息中心）负责。各级ISP使用的公网地址都需要向Inter NIC提出申请，有Inter NIC统一发放，这样就能确保地址块不冲突。私网IP地址
创建IP寻址方案的人也创建了私网IP地址。这些地址可以被用于私有网络，在Internet没有这些IP地址，Internet上的路由器也没有到私有网络的路由表。PS：私网地址访问Internet需要做NAT或PAT网络地址转换
公网和私网IP地址思维导图如下：本篇end，收工~