目录
一、IPv4地址
二、进制转换
三、有类IPv4
四、无类IPv4
3.1 子网掩码
3.2 地址规划
3.3 VLSM可变长子网掩码
五、私有IPv4地址
六、IPv4报文格式
七、IP地址解析
一、IPv4地址
IPv4地址由“网络位+主机位”构成，所谓的网络位就是我们通常所指的网段区域、主机位则是某终端IP地址在这个网段区域中所处的位置。
网络地址：是用来标识网络信息的，是一个网段内第一个地址，如：192.168.1.0/24 怎么计算？网络位不变，主机位全为0。
广播地址：向某个网段内发送消息，此网段内的所有主机都能收到。是一个网段内的最后一个IP地址，如：192.168.1.255/24 网络位不变，主机位全为1。
二、进制转换
二进制转十进制
●每8bit转换为一个十进制数
●公式：2^(n-1)，只对1进行操作。n表示1从右往左数所在第几位，然后将计算的所有结果相加。
例IP地址：x.x.x.11010010
首先11010010二进制总共有4个1，从左向右依次计算：
第一个1：2^(8-1)=2^7
第二个1：2^(7-1)=2^6
第三个1：2^(5-1)=2^4
第四个1：2^(2-1)=2^1
最后从上到下将计算结果累加: 2^7+2^6+2^4+2^1=128+64+16+2=210，即IP地址：x.x.x.11010010转化为十进制为: x.x.x.210。
十进制转二进制
●除2取余、商为0止、倒序排列
例IP地址：x.x.x.11
11/ 2 = 5 ... 1
5/2 = 2 ... 1
2/2 = 1 ... 0
1/2= 0 ...1
最后从下到上倒序排列取余：1011，即十进制IP地址x.x.x.11转化为二进制为:x.x.x.1011。
三、有类IPv4
A类：0.0.0.0~127.255.255.255 /8
B类：128.0.0.0~191.255.255.255 /16
C类：192.0.0.0~223.255.255.255 /24
D类：224.0.0.0~239.255.255.255 组播
E类：240.0.0.0~255.255.255.255 保留
四、无类IPv4
3.1 子网掩码
作用：识别IP地址那些是网络位，那些是主机位
方法：
1.x.x.x.x/24----对应二进制前24位是网络位，剩下的为主机位。
2.x.x.x.x/16----对应二进制前16位是网络位，网络位固定为1、主机位固定为0。
3.2 地址规划
IP地址：10.0.1.1
子网掩码：255.255.0.0
1.网络地址是多少？根据网络位不变，主机位全为0，即为：10.0.0.0
2.广播地址是多少？根据网络位不变，主机位全为1，即为：10.0.255.255
3.可用主机数是多少？根据"2的n次方减-2"，n代表主机位数，即为2^16-2=65534
IP地址：192.168.1.1/25
1.网络地址是多少? 192.168.1.0
2.广播地址是多少? 192.168.1.255
3.可用主机数是多少? 126
3.3 VLSM可变长子网掩码
例如：192.168.1.1 /29
掩码是多少 ？ 255.255.255.248
原理是：网络位全为1,主机位全为0；
简单方法：先根据掩码计算出最后一个IP地址十进制数------>然后拿255减去最后一个IP地址数---->最后得出十进制的掩码。
如上例：192.168.1.1 /29，根据掩码可知有3个二进制位是主机位，第四段的最后一个IP地址为192.168.1.7，然后用255减去7等于248，所以此IP地址的掩码为255.255.255.248。
五、私有IPv4地址
为了解决IP地址短缺的问题，提出了私有地址的概念。私有地址是指家庭、企业等内部网络或主机地址，这些地址只能用于某个内部网络，不能用于公共网络。
| A | 10.0.0.0～10.255.255.255 |
| B | 172.16.0.0～172.31.255.255 |
| C | 192.168.0.0～192.168.255.255 |
六、IPv4报文格式
各字段含义:
| 字段 | 长度 | 含义 |
|---|---|---|
| 版本 | 4比特 | 用来标识主机发送的数据包使用的是IPv4还是IPv6网络 |
| 首部长度 | 4比特 | IPv4报头的长度。 |
| 区分服务 | 8比特 | 用来标识此报文在网络传输中享有的优待服务。只有在使用QOS区分服务时，这个字段才起作用。 |
| 总长度 | 16比特 | 指IPv4报头首部和数据包之和的总长度。 |
| 标识 | 16比特 | IPv4软件在终端存储器中维持一个计数器，每产生一个数据报，计数器就加1，并将此值赋给标识字段。 |
| 标志 | 3比特 | 目前只有两位有意义。最低位为1表示后面“还有分片”的数据报，为0表示这已经是最后一个数据片；中间一位为1表示“不能分片”，为0才允许分片。 |
| 片位移 | 13比特 | 指出较长的分组在分片后，该片在原分组中的相对位置。 |
| 生存时间TTL（Time To Live） | 8比特 | 表示数据报在网络中的寿命，范围是0~255。数据包每经过一次路由设备的三层转发此字段就会减1，当减到0时路由设备会将此数据包丢弃。 |
| 协议 | 8比特 | 指出此IPv4报头之上（后面）封装的是什么协议数据包，如： 1-ICMP 2-IGMP 6-TCP 17-UDP 89-OSPF |
| 首部检验和 | 16比特 | 数据报每经过一个设备，设备都要重新计算一下IPv4首部检验和，若首部未发生变化，则此结果必为0，于是就保留这个数据报。这个字段只检验数据报的首部，但不包括数据部分。 |
| 源地址 | 32比特 | 报文发送方的IPv4地址。 |
| 目的地址 | 32比特 | 报文接收方的IPv4地址。 |
| 选项字段 | 0～40字节（长度可变） | 用来支持排错、测量以及安全等措施。在必要的时候插入值为0的填充字节。 |
| 数据部分 | 可变 | 用来填充报文。 |
七、IP地址解析
两个网络设备站点之间要想通信需要满足以下基本两点：
1、将主机名转化为对应的IP地址：我们知道主机名的出现解决了IP地址难以记住的问题，但两个设备之间要想通信就必须要知道对方主机的IP地址。将主机名解析为IP地址一般由网络中的DNS服务器来帮忙完成。
2、将IP地址解析为MAC地址：现在局域网中使用的都是以太网技术标准，而数据包要想在局域网线路上传输就必须携带对方主机的物理MAC地址，只有这样用户发送到网络上的数据包才能最终由交换设备转发到对方主机。而获取对方站点主机的物理MAC地址由ARP协议来完成。
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