IP地址分类及格式，网络号与主机号的组成

1．物理地址与逻辑地址

在计算机网络中，对主机的识别要依靠地址，而保证地址全网唯一性是需要解决的问题。互联网通过路由器把各个子网互联，在每个子网内的节点存在一个物理地址，这是各节点的唯一标识。各个节点的设备必须有一个可以识别的物理地址，才能使信息进行交换。例如，以太网的物理地址是6 个字节的地址。但是，单纯使用物理地址寻址会有以下问题。

（1）物理地址是不同网络技术的体现，不同标准的物理网络，其物理地址格式可能不同。

（2）物理地址被固化在网络设备（网络适配器）中，通常不能被修改。

（3）物理地址属于非层次化的地址，它只能标识出单个的设备，标识不出该设备属于哪一个网络。

针对物理地址存在的问题，互联网采用网络层IP 地址（即逻辑地址）的编址方案。在互联网中，不同标准的物理地址连成虚拟网后必须有一个统一标准的地址，以便在整个网络上有一个标准统一的且唯一的节点标识，这就是IP 地址。IP 地址对各个物理网络地址的统一是通过上层软件进行的，这种软件没有改变任何物理地址，而是屏蔽了它们，建立了一种IP地址与物理地址之间的映射关系。这样，在互联网络层使用IP 地址，到了底层，通过映射得到物理地址。

IP 地址作为互联网的逻辑地址也是层次型的，它是一个32 位的地址，理论上可以表示 232个地址。也就是Internet 给每一台上网的计算机分配的一个32 位长的二进制数字编号，这个编号就是所谓的IP 地址。

IP 地址是由网络号与主机号两部分组成。其中，网络号用来标识一个逻辑网络，主机号用来标识网络中的一台主机。一台Internet 主机至少有一个IP 地址，而且这个IP 地址是全网唯一的。

用二进制数表示IP 地址的方法不便阅读和记忆，所以，Internet 管理委员会采用了一种“点分十进制”表示方法来表示地址。以字节（Byte，B）为单位，将IP 地址分为4 个字节（每个字节为8 bit），且每个字节用十进制表示，再用符号作为间隔，就得到了一个用十进制数表示的IP 地址，如某服务器的IP 地址是11011010.00011110.00001100.101001001，转换成点分的十进制数则为101.226.103.106。

2．IP 地址的分类

IP 协议把IP 地址分成5 类，包括A 类、B 类、C 类、D 类和E 类。5 类IP 地址的格式如图5-3所示。由图可以看出，五类IP 地址在网络号的最前面有1～4 位的类别位，其数值分别固定对应为0，10，110，1110 和1111，所以五类IP 地址分别占有整个IP 地址空间的50%，25%，12.5%，6.25%，6.25%。

图5-3　IP 地址的分类

五类IP 地址中，我们日常接触的主要为A、B、C 三类，D 类和E 类应用较少，D 类用于多播，E 类为保留实验地址。把常用的IP 地址分为A、B、C 三类，是因为最初认为，各种网络的差异很大，有的网络拥有很多主机，而有的网络拥有的主机很少。这样分类之后可以满足不同用户的要求。A 类地址适用于大型网络，B 类地址适用于中型网络，C 类地址适用于小型网络。地址的类别可通过IP 地址的最高8 位，即字节1 来进行判别，如表5-1所示。

表5-1　IP 地址分类表

这里要指出，IP 地址的使用规则在发展的过程中也有多次变化，近年来已经广泛使用无分类IP 地址进行路由选择，A、B、C 类地址的区分已经成为历史，但是有很多文献和资料还在使用和讲解传统的分类IP 地址，为了让概念的演进更清晰，我们从传统分类说起。

在互联网发展早期，当某个单位申请到一个IP 地址时，实际上是获得了具有相同网络号的一块地址，其中具体的各个主机号则由该单位自行分配，只要做到在该单位范围内无重复的主机号即可。即在该单位范围内，各个主机的IP 地址的网络号相同，主机号不同。

1）A 类地址

A 类地址的网络号占用一个字节，只有7 位可分配（第一位已经固定为0），剩下三个字节，即24 位表示主机号。

网络号全为0 和全为1 保留用于特殊目的，主机号全为0 和全为1 也有特殊用途，具有特殊用途的地址可参考表5-2的说明。因此，A 类地址有效的网络数为 1 2 6 个，其范围为 1～ 1 2 6。每个网络号包含的主机数为 224－2=16777 214 个。因此，一台主机能使用的A 类地址的有效范围是1.0.0.1～126.255.255.254。

2）B 类地址

B 类地址用高16 位作为网络号，其中最高2 位“10”表示网络类别，余下14 位可分配，低16 位表示主机号。因为B 类地址最高2 位为“10”，所以B 类地址前两个字节的网络号不存在全0 或全1。B 类的最小网络地址是从128.1.0.0 开始（128.0.0.0 保留）。因此，B 类地址中有效的网络数为214－1=16 383 个，每个网络中所包含的有效的主机数为216－2=65 534 个。B 类地址的范围为128.1.0.0～191.255.255.255。(www.xing528.com)

3）C 类地址

C 类地址用高24 位作为网络号，其中最髙3 位为“110”表示网络类别，余下21 位可分配，用低8 位表示主机号。C 类的最小网络地址从192.0.1.0 开始（192.0.0.0 保留）。因此，C类地址网络个数为221（实际有效的为221－1 = 2 097 151）个，每个网络号所包含的主机数为28－2=254 个。C 类地址的范围为192.0.0.0～223.255.255.255。

4）D 类地址

D 类地址第一字节的前4 位为“1110”。D 类地址用于多播，多播就是同时把数据发送给一组主机，只有那些已经登记可以接受多播地址的主机才能接受多播数据包。D 类地址的范围是224.0.0.0～.239.255.255.255。

5）E 类地址

E 类地址第一字节的前4 位为“1111”。E 类地址是为将来预留的，同时也可以用于实验目的，但它们不能分配给主机。

3．特殊IP 地址

对于任何一个网络号，其全为“0”或全为“1”的主机地址均为特殊的IP 地址。例如，210.40.13.0 和210.40.13.255 都是特殊的IP 地址。特殊的IP 地址有特殊的用途，只能在特定的情况下使用，不分配给任何用户使用。如表5-2所示。

表5-2　特殊IP 地址表

（1）网络地址。网络地址又称网段地址。网络号不空而主机号全“0”的IP 地址表示网络地址，即网络本身。例如：地址210.40.13.0 表示其网络地址为210.40.13。

（2）直接广播地址。网络号不空而主机号全“1”表示直接广播地址，表示这一网段下的所有用户。例如：210.40.13.255 就是直接广播地址，表示210.40.13 网段下的所有用户。

（3）有限广播地址。网络号和主机号都是全“1”的IP 地址是有限广播地址，在系统启动时，还不知道网络地址的情形下进行广播就是使用这种地址对本地物理网络进行广播。

（4）本机地址。网络号和主机号都为全“0”的IP 地址表示本机地址。网络号全0，表示本网络。若主机试图在网段内通信，又不知本网络号，可以发0 地址。

（5）环回测试地址。网络号为“127”而主机号为任意的IP 地址为环回测试地址。最常用的回送测试地址为127.0.0.1。

4．IP 地址的管理

Internet 的IP 地址是全局有效的，因而对IP 地址的分配与回收等工作需要统一管理。IP地址的最高管理机构称为“Internet 网络信息中心”，即 Internet NIC（Internet Network Information Center），它专门负责向提出IP 地址申请的组织分配网络地址，然后，各组织再在本网络内部对其主机号进行本地分配。

在Internet 的地址结构中，每一台主机均有唯一的Internet 地址。全世界的网络正是通过这种唯一的IP 地址而彼此取得联系，从而避免了网络上的地址冲突。因此，如果一个单位在组建一个网络且该网络要与Internet 连接时，一定要向Internet NIC 申请Internet 合法的IP 地址。当然，如果该网络只是一个内部网而不需要与Internet 连接时，则可以任意使用A 类、B 类或C 类地址。

相关知识：私有地址（private address）属于非注册地址，专门为组织机构内部使用，避免与合法的Internet 地址发生冲突。以下列出留用的内部寻址地址。

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