有關IP最重要的文件就是網際網路的正式標準RFC 791

IP地址及其表示方法

• 整個網際網路就是一個單一，抽象的網路，IP地址就是給網際網路上的每一臺主機（或者路由器）的每一個介面分配一個在全世界範圍內都是唯一的32位的識別符號。IP地址的出現是為了我們更方便的定址。

• IP地址現在是由ICANN進行分配。

IP地址編碼三大階段:

1. 分類的IP地址：最基本的便知方法。

   • 就是將IP地址劃分為若干個固定類，每一類地址都由兩個固定長度的欄位組成。第一個欄位為網路號，第二個欄位為主機號，一個網路號在整個網際網路範圍內必須是唯一的，一個主機號在某一個網路區間內必須是唯一的。

   • 因此可以記為：

   • IP地址不僅僅指明一臺主機，還指明該主機所連線到的網際網路絡。

   • 注意這裡A類，B類，C類都是單播地址（一對一通訊），且是最常用的。D類地址用於多播（一對多通訊），E類地址保留為以後使用。

   • A類地址：

     • 網路號8位，佔1個位元組，網路號第一位必須是0，只有7位可以使用，可以指派的網路號是2^7-2=126。-2的目的是：

       • 網路號欄位全為0的IP是個保留地址，意思是本網路。

       • 網路號位127(0111111)作為本地軟體環回測試本主機程序之間的通訊使用，意思就是若主機發送了一個目的地址為環回地址例如127.0.0.1的IP資料包，主機並不會傳送到網路上。環回地址永遠都不會出現在任何網路上，因此網路號位127根本就不是一個網路地址。

     • 主機地址佔3個位元組（24位）,因此A類網路中最大的主機數位2^24-2=16777214,-2的原因是

       • 全0的主機號位

   • B類地址：網路號為16位，網路號前兩位必須是10，主機號位32-18=16位

   • C類地址：網路號為24位，網路號前必須是110，主機號為32-24=8位

   • D類地址：網路號32位，網路號前必須是1110。

   • E類地址：網路號32位，網路號前必須是1111。

   • IP的指派範圍

   • 下圖是特殊的IP地址：

2. IP地址具有如下特徵

   • 每個IP都是由網路號和主機號兩部分組成。IP地址只一種分等級的地址結構,分等級的好處是:

     1. IP地址管理機構

        在分配IP時只分配網路號（第一級），而剩下的主機號（第二級）則由得到該網路的主機機構自行分配。這樣就方便了了IP地址的管理。

     2. 路由器僅僅根據目的主機所連線的網路號來分組轉發（並不考慮主機號），這樣就大大方便了了路由器查詢路由表的壓力，從而減少了路由表所佔的記憶體儲存空間以及查詢路由表的時間。

   • IP地址標誌著一臺主機（或者路由器）和一條鏈路的介面，當一臺主機同時連線到兩個網路上時，則該主機必須同時擁有兩個相應的IP地址，並且網路號必須是不同的。 舉個簡單的額例子：有一個建築正好在北京路和上海路的交叉口上那麼這兩個建築可以同時擁有兩個門牌號碼:例如北京路4路和上海路37路。

   • 一個網路指具有相同網路號net-id的主機的集合，因此，使用轉發器或者網橋連線起來的若干區域網仍為一個網路，具有不同網路號的若干區域網必須要通過路由器進行連線。

   • 在IP地址中，所有分配到網路號的網路都是平等的-->網際網路同等對待每一個IP地址。

IP地址與硬體地址

1. 硬體地址與IP地址的區別

   • 1. 實體地址是資料鏈路層和物理層使用的地址，而IP地址是網路層及其上層使用的地址，因此也叫做邏輯地址（因為IP地址是用軟體實現的）。

2. 在傳送資料的時候，資料從高層下到低層，然後才能在通訊鏈路上通訊，使用IP地址的資料報一旦交給了資料鏈路層，就會被封裝成MAC幀。MAC幀在傳輸的時候使用的源地址和目的地址都是硬體地址，這兩個硬體地址都寫入了MAC幀的首部中。連線在通訊鏈路上的裝置（主機或者路由器）在收到MAC幀的時，根據MAC幀首部中的硬體地址決定收下還是丟棄。只有在剝去MAC幀的首部和尾部才能把MAC幀的資料上交到網路層以後，網路層只能在IP資料報的首部找到源IP地址和目的IP地址。 特別注意當IP資料報放到鏈路層的MAC幀中，整個IP資料報就成了MAC的資料，因此在資料鏈路層看不到資料報的IP地址。

3. 如圖

   • 這裡要強調幾點

     1. 在IP層抽象的網際網路上只能看到IP資料報，雖然IP資料報要經過路由器R1和R2的兩次轉發，但在它的首部中的源地址和目的地址始終是IP1和IP2，資料報中間經過的兩個路由器的IP地址並不會出現在IP資料報的首部中。

     2. 雖然在IP資料報首部有源IP地址，但是路由器只根據目的IP地址的網路號進行路由選擇。

     3. 在區域網的鏈路層，只能看到MAC幀，IP資料報在被封裝到MAC幀中.MAC幀在不同的網路上傳輸。其MAC幀首部的源MAC地址和目的MAC地址都要傳送變化，如上圖。

     4. 儘管互聯在一起的網路的硬體地址體系各不同。但是IP層抽象的的網際網路遮蔽了下層這些很複雜的細節，我們只需要在網路層上討論問題，就能夠使用統一的，抽象的IP地址來研究主機和主機或者主機和路由器之間的通訊。