常见的 IP 地址分类
Posted on Wed, 25 Dec 2024 14:00:03 +0800 by LiangMingJian
概述
Internet 上的每台主机和路由器都拥有一个由网络号和主机号唯一组成的 IP 地址，而且任意两台机器的 IP 地址互不相同。所有的 IP 地址都是一个 32 位长的二进制数，根据网络号和主机号分组方式的不同，细分为 A、B、C、D、E 五类。
A 类地址
- 第一位总是 0，8 位分配给网络号，24 位分配给主机号
- 地址范围为：0.0.0.0 ~ 127.255.255.255
- 0000-0000.0000-0000.0000-0000.0000-0000 ~ 0111-1111.1111-1111.1111-1111.1111-1111 (32位)
B 类地址
- 前两位总是 10，16 位分配给网络号，16 位分配给主机号
- 地址范围是：128.0.0.0 ~ 191.255.255.255
C 类地址
- 前三位总是 110，24 位分配给网络号，8 位分配给主机号
- 地址范围是：192.0.0.0 ~ 223.255.255.255
D 类地址
- 前四位总是 1110，D 类地址作为组播地址（一对多的通信）
- 地址范围是 224.0.0.0 ~ 239.255.255.255
E 类地址
- 前五位总是 11110，E 类地址为保留地址，供以后使用
- 地址范围是 240.0.0.0 ~ 255.255.255.255
- 注：只有 A，B，C 有网络号和主机号之分，D 类地址和 E 类地址没有划分网络号和主机号
缺省路由 0.0.0.0
缺省路由，代表本地，可以用来寻找自己在网络中的 IP 地址。例如在 DHCP 协议中，若某个未知 IP 地址（缺省 0.0.0.0 ）的机器想要知道自己在网络中的 IP 地址，它就可以把 255.255.255.255 作为目的地址，向本地范围内所有的服务器发送 IP 请求分组指令。
受限的广播地址 255.255.255.255
受限的广播地址，常作为局域网内的边界 IP。受限广播地址与直接广播地址（主机字段全为 1 的 IP）的区别在于，受限广播地址只能用于本地网络，路由器不会转发以受限广播地址为目的地址的分组。而直接广播地址既可在本地广播，也可跨网段广播。换句话说，就是直接广播地址（一般广播地址）能够通过某些路由器，而受限的广播地址不能通过路由器。
本地回环地址 127.0.0.1
127.0.0.1 到 127.255.255.254（去掉0和255）的范围都是本地回环地址，通常被称为本地回环地址(Loopback Address)，不属于任何一个地址类。它代表设备的本地虚拟接口，所以默认被看作是永远不会宕掉的接口。在 Windows 操作系统中也有相似的定义，所以通常在安装网卡前，可以尝试 ping 通这个本地回环地址，来检查本地网络协议、基本数据接口等是否正常的。
本地私有 IP 地址
IPv4 地址空间中有一部分特殊的地址，称为私有 IP 地址，私有 IP 地址不能直接访问公网（Internet）的 IP，只能在本地使用。
- A类私有地址：10.0.0.0/8，范围是：10.0.0.0 ~ 10.255.255.255
- B类私有地址：172.16.0.0/12，范围是：172.16.0.0 ~ 172.31.255.255
- C类私有地址：192.168.0.0/16，范围是：192.168.0.0 ~ 192.168.255.255
Ex.计算机获取 IP 的过程
当计算机启动时，默认IP地址 0.0.0.0 ，此时没有身份信息，无法进入网络，计算机需要进行广播。
a）discover 阶段
由 0.0.0.0 发送到 255.255.255.255，正如名字 discover 一样，目的是为主机寻找 DHCP 服务器而发出广播，这个广播最远能到达网关。
b）offer 阶段
DHCP 服务器收到请求后，会给计算机分配地址，然后将地址数据包返回。当电脑收到这个包后，就会根据 DHCP 协议为自己配上地址。注意到的是，此时 DHCP 服务器是通过 MAC 地址与计算机连接并传输信息。MAC 地址也可以用于通信，但是只限于本地通信，无法加入互联网。
c）request 阶段
这个阶段计算机会通过广播向 DHCP 发送 request 包，确定使用这个地址。这是由于网络中可能会部署多台 DHCP 服务器，导致计算机可能会收到多个 offer，因此计算机为了确认使用哪个地址，需要再发一个 request 来告知 DHCP 服务器。服务器也是收到请求后，才会真正的把这个地址分配出去。
d）ACK阶段
DHCP 服务器通过 MAC 地址发送 ACK 包，确认电脑请求的 IP 地址可使用。