網(wǎng)絡沒有地址就不能工作:只要你發(fā)送某種東西，你就需要具體說明這個東西要發(fā)到哪里和從哪里發(fā)出來的。要做一個高效率的網(wǎng)絡工程師或者管理員，你需要全面理解IP地址:你需要能夠依靠自己思考。如果發(fā)生了某些問題，很可能是某些地址分配不正確。迅速查明故障所在位置對于英雄和普通人來說是有很大區(qū)別的。普通人需要很長時間才能修復這個問題。在下一篇文章介紹子網(wǎng)之前，我想以最原始的格式全面介紹一下IP地址。這對于理解子網(wǎng)是非常重要的。
IPv4地址和32位數(shù)字
IP地址只是32位二進制數(shù)字。但是，它們是重要的二進制數(shù)字:你需要知道如何處理這些數(shù)字。當處理子網(wǎng)掩碼的時候，新的網(wǎng)絡管理員一般會混淆他們沒有記住的子網(wǎng)掩碼。所有這些子網(wǎng)掩碼的總和是移動代表一個“網(wǎng)絡”的地址部分與代表一臺“主機”的部分之間的界限。一旦你適應了這種關于IP地址和子網(wǎng)掩碼的思維方式，你就掌握了IP地址的方法。
二進制非常簡單。在二進制中，數(shù)碼只有0和1。一個32位數(shù)碼有32個0和1。我們都適應十進制數(shù)碼。在十進制中，數(shù)碼中的每一個位置都可以是0至9之間的任何一個數(shù)字。在二進制中，每一個位置或者是一個0，或者是一個1。下面是以二進制表示的255.255.255.0的地址。
11111111.11111111.11111111.00000000
為了方便，網(wǎng)絡工程師一般把IP地址分為4個8位字段，或者稱作8位字節(jié)。在8位數(shù)字中，如果所有的字節(jié)都設置為1，那么，這個數(shù)碼等于255。在上面的地址中，11111111代表255，00000000代表0。
二進制發(fā)揮作用的方法是以二次方為基礎的。每一個字節(jié)代表一個不同的二次方。從左手端開始，最有意義的數(shù)位，數(shù)字以下列方式組成:
2的次方
232
...
27
26
25
24
23
22
21
20
小數(shù)
4,294,967,296
...
128
64
32
16
8
4
2
1
這個結果是加法。這就是說，如果所有的字節(jié)不變，你可以為每一個位置簡單地加2的次方值。例如，如果我們有一個8位數(shù)11111111，我們可以簡單地加:27 + 2 6 +
2 5 + 2 4 + 2 3 + 2 2 + 2 1 + 2 0 = 255
現(xiàn)在我們設法理解一個不平凡的例子:11110000
我們可以看到，在上述8位數(shù)中，有4位數(shù)是“固定的”。把這些位置上的2的次方的值加起來，結果是:27 + 26 + 2 5 + 2 4 = 240
就是這樣簡單。如果你能把二進制數(shù)字轉(zhuǎn)換為小數(shù)形式，你就很容易猜出子網(wǎng)掩碼和網(wǎng)絡地址。我們將在下一篇文章中介紹這個問題。
現(xiàn)在，把重點集中在32位IPv4地址本身，有一些不同的類型需要了解。所有的IP地址都可以在0.0.0.0至255.255.255.255的數(shù)字范圍內(nèi)。但是，有些地址有特殊用途。
環(huán)回地址(loopback):127.0.0.1
單播地址:
指定向一個IP地址發(fā)送的數(shù)據(jù)包。例如:2.2.2.2
多播地址:
被路由器復制并且最終由組播路由機制轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)包。例如:226.0.0.2
有限廣播:
一個廣播數(shù)據(jù)包，發(fā)送給每一臺主機，僅限于本地子網(wǎng)。例如:255.255.255.255
定向廣播:
發(fā)送到一個具體子網(wǎng)的數(shù)據(jù)包，然后進行廣播。例如，假如我們不在這個子網(wǎng)，使用的地址是:1.1.1.255
還有一些IP地址的特殊情況，包括專用和組播地址。在224.0.0.0至239.255.255.255之間的地址范圍是為組播保留的。在互聯(lián)網(wǎng)上，任何低于這個范圍的地址都可能成為被攻擊的目標，除非為RFC 1918保留的地址和為一些其它特殊用途分配的地址。這些1918地址是專用地址，這就意味著互聯(lián)網(wǎng)路由器不會發(fā)送這些地址。這個地址范圍包括:
• 10.0.0.0 -10.255.255.255
• 172.16.0.0 - 172.31.255.255
• 192.168.0.0 - 192.168.255.255
這些IP地址能夠分配給本地的許多計算機，你愿意分配給多少臺計算機都可以。但是，在這些計算機訪問互聯(lián)網(wǎng)之前，這些地址必須翻譯成能夠全球路由的地址。這個工作通常由網(wǎng)絡地址轉(zhuǎn)換(NAT)完成。1918地址并不是惟一保留的地址空間。但是，這些地址的定義為“本地站點”。組播也有一個保留的地址范圍。這個地址范圍并不是連接到互聯(lián)網(wǎng)的:224.0.0.0 至224.0.0.255是組播“本地連接”的地址。
為了提供這個講座的下一篇文章的必要的背景知識，我們需要確認大家都理解一個本地子網(wǎng)的概念。一旦我們分配給一臺計算機一個合法的地址，假如子網(wǎng)掩碼設置正確，這臺計算機就可以同本地網(wǎng)絡對話。子網(wǎng)掩碼告訴這個操作系統(tǒng)哪一個IP地址在本地子網(wǎng)上，哪一個IP地址不在本地子網(wǎng)上。我們希望與之對話的IP地址位于本地子網(wǎng)，那么，這個操作系統(tǒng)不用使用路由器就能夠直接與它對話。換句話說，操作系統(tǒng)能夠使用ARP協(xié)議獲得目標系統(tǒng)的物理地址并且開始對話。IP地址和子網(wǎng)掩碼的設置對于普通的24位網(wǎng)絡來說是非常簡單的。標準的255.255.255.0子網(wǎng)掩碼的意思是前三個八位字節(jié)是網(wǎng)絡地址，最后的部分是為主機保留的。例如，一臺計算機被分配了10.0.0.1的IP地址和255.255.255.0的子網(wǎng)掩碼(如果你用二進制書寫的話是24位)，這臺計算機能夠同10.0.0.1至10.0.0.255地址范圍內(nèi)的任何人對話。
一定要消化這里講的一切內(nèi)容，因為下一講我們將介紹使用CIDR(無類域間路由選擇)設置子網(wǎng)的內(nèi)容。
小結
•IP地址只是32位數(shù)字。子網(wǎng)掩碼只是一個能夠上下滑動這個IP地址字節(jié)的“蓋子”，以便創(chuàng)建更大或者更小的網(wǎng)絡。
•一個IP地址的網(wǎng)絡部分告訴主機它的本地子網(wǎng)有多大，本地子網(wǎng)然后告訴主機它可以直接與誰對話。
•單向廣播數(shù)據(jù)包發(fā)送到一臺計算機，廣播數(shù)據(jù)包發(fā)送到許多臺計算機。
不離開主機的數(shù)據(jù)包(也就是說，這些數(shù)據(jù)包不會通過外部網(wǎng)絡接口)。例如:127.0.0.1
