【计算机网络】网络层-IPv4是什么?IPv4怎么划分的?

引言

你需要上网,你在浏览器中输入一个网址,实际是你和服务器之间的沟通,两者之前需要沟通,就要知道两个的位置,IP就是用来标记你的位置的,告诉外部网络,你是谁?我以什么样的方式与外部通信,IP的地址是怎么样划分的,IP不够用的时候怎么处理,带着这些问题,开始本文的阅读。
你可以通过百度直接输入IP查询你是谁?

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你也通过 https://wq.apnic.net/whois-search 通过查询对方是谁?

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IP是什么?

互联网协议地址(英语:Internet Protocol Address,又译为网际协议地址),缩写为IP地址(英语:IP Address),是分配给网络上使用网际协议(英语:Internet Protocol, IP)的设备的数字标签。常见的IP地址分为IPv4与IPv6两大类。

由32位二进制数组成,为便于使用,常以XXX.XXX.XXX.XXX形式表现,每组XXX代表小于或等于255的10进制数。例如维基媒体的一个IP地址是208.80.152.2。地址可分为A,B,C,D,E五大类,其中E类属于特殊保留地址。

IP地址分类

拿那上面的百度IP,103.235.46.39作为例子,因为人类依赖十进制,所以这里的IP地址用十进制的方式表示,要让机器识别,还是得转为二进制
(十进制IP地址) 103.235.46.39
(二进制IP地址) 1110011.11101011.101110.100111
一共有8乘4=32位,这种IP方式的表示方法,叫做IPV4,这样的话,一共有多少个IP地址呢?
最小地址 00000000 00000000 00000000 00000000 也就是 0.0.0.0
最大地址 11111111 11111111 11111111 11111111 也就是 255.255.255.255
IPV4的方式,最多可以表示 255 乘 255 乘255 乘 255 = 4228250625 个ip地址 = 40亿,40亿的IPV4地址,预计将会在2020年年前后分配完毕 (具体数字记不清),目前世界有70亿人口,本来这些IP就不够分的,偏偏还有人搞三六九等,搞出A类,B类,C类地址
其中分类的标准是这样的

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A类IP地址

A类地址前8位表示网络地址,后24位表示表示主机地址,那么可以容纳的主机数是2的24次方,就是16,777,214,翻译成中文,就是一千六百七十万个,差不多就是深圳+香港的人口总数。

A类地址范围:1.0.0.1到126.255.255.254,为什么明明是8位,为什么只能只到126,其中最前面1位为固定位0,为什么要这样设计?二进制数里全是“0”和全是“1”的要保留。“0”做为网络号,“1”做为广播号。所以A类地址的网段为1—126.,这样能表示的范围是就是7位了,但是 127.0.0.0到127.255.255.255是保留地址,用做循环测试用的。A类地址中的私有地址和保留地址: 10.0.0.0到10.255.255.255是私有地址(所谓的私有地址就是在互联网上不使用,而被用在局域网络中的地址)。

顺便解释下私有私有地址
上面提到IP地址在全世界范围内唯一,看到这句话你可能有这样的疑问,像192.168.0.1这样的地址在许多地方都能看到,并不唯一,这是为 何?Internet管理委员会规定如下地址段为私有地址,私有地址可以自己组网时用,但不能在Internet网上用,Internet网没有这些地址 的路由,有这些地址的计算机要上网必须转换成为合法的IP地址,也称为公网地址,这就像有很到的世界公园,每个公园内都可命名相同的大街,如香榭丽舍大街,但对外我们只能看到公园的地址和真正的香榭丽舍大街。下面是A、B、C类网络中的私有地址段。你自己组网时就可以用这些地址了。
10.0.0.0~10.255.255.255
172.16.0.0~172.131.255.255
192.168.0.0~192.168.255.255

那么谁在使用A类地址,100%都在美国的大公司,在本来地址不足的情况下,非要搞出一个A类地址,一方面是当时没有预想到网络的发展会如此迅速,另一方面也体现了美国的特权主义,“爷就是网络的规定制定者,有意见您就别用”
3.0.0.0/8:通用
9.0.0.0/8:IBM
11.0.0.0/8:国防部
12.0.0.0/8:AT&T贝尔实验室
13.0.0.0/8:施乐
15.0.0.0/8:HP
16.0.0.0/8:DEC
17.0.0.0/8:苹果
18.0.0.0/8:MIT
19.0.0.0/8:福特汽车
55.0.0.0/8:波音
56.0.0.0/8:邮政局
至于上面的/8是什么意思,我以后的文章会解释

B类IP地址

B类地址,前16位表示网络地址,后16位表示主机地址,需要指出的是B类网络地址的前两位也是固定的为1,0,其中预留的地址的上面已经写过,大部分的B类地址在欧洲,如伯明翰大学的就是B类地址,而且还有两个,而多数的中国大学都没有这么幸运,基本都是C类地址,还有可能是附庸的C类地址。

那么一共有多少个B类地址可以容纳多少个主机呢
16位是主机标识,所以主机数应该是2的16次幂 65536,扣除两个保留地址后,主机最大数应该是65534个。

C类IP地址

C类地址其中24位网络地址,8位位主机地址,24位的网络的地址中前三位110也已经被固定,实际C类地址的操作位数为21位,因为是二进制数,所以网段数应该为:2的21次幂个网段,等于2097152,扣除两个全“0”,全“1”的保留地址,所以B类网络可以有2097150个网段。而转换成十进制后,IP地址的第一个小数点前的数字应该是多少呢?因为第一段是110XXXXX,所以应该是 2的5次幂,等于32个。所以网段应该是从192开始,到192+32-1=223. 即十进制IP的第一段数字是在192—223之间。

C类主机数计算:因为后面8位是主机标识,所以主机数应该是 2的8次幂 256,扣除两个保留地址后,主机最大数应该是254个

如果全世界全都按照C类地址去分,虽然总得网络容量不会变,但是机会会更均等,不会出现像以上那样无耻的A类地址垄断,那么这个分配的权利在谁手里?
世界上四个掌管IP地址分配的四个组织:
APNIC (Asia Pacific Network Information Centre) - 亚太地区
ARIN (American Registry for Internet Numbers) - 北美、南部非洲
LACNIC (Regional Latin-American and Caribbean IP Address Registry) – 拉美和加勒比海地区
RIPE NCC (Réseaux IP Européens) - 欧洲、中东、中亚、北部非洲

D类IP地址

D类IP地址第一个字节以“1110”开始 。它并不指向特定的网络,目前这一类地址被用在多点广播(Multicast)中。多点广播地址用来一次寻址一组计算机,它标识共享同一协议的一组计算机。

E类IP地址

以“1111”开始,为将来使用保留。
全零(“0.0.0.0”)地址对应于当前主机。全“1”的IP地址(“255.255.255.255”)是当前子网的广播地址。

总结

上面讲了什么是IP
从IP的分配的角度深深的痛斥了美国的特权主义与霸权主义!

中国多数都是C类地址,一个C类IP地址,只能分配254个主机,该如何解决中国几十亿的设备上网问题,下一次博客我将继续深入~

声明

本文30%为组合,70%为原创

引用

https://www.zhihu.com/question/29723388/answer/66737890
http://www.xitong8.com/xtjc/20120217/2576.html、
http://blog.sina.com.cn/s/blog_6de000c20101jj8b.html
https://zh.wikipedia.org/wiki/IP%E5%9C%B0%E5%9D%80

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