第4章 IP地址与子网划分
IP地址又称逻辑地址，三层地址，其作用是在网络中标识主机（或接入网络的设备接口）
IPV4的基本特征：
1)32bit 二进制，点分十进制的表达方式
2）为实现其标识的作用，并提供高效的寻址，IP地址提供层次化地址结构，任何一个IP地址，其32个地址位可分为两部分，分别是用于标识网段的网络位和用于标识网络中主机的主机位，也可以说是形成二层地址结构：IP：{网络位，主机位}
本地通信与远程通信：
IP能够标识网络中的设备，对于计算机网络通信，如果源与目的IP在同一个网段，就是本地通信，反之，为远程通信，远程通信时，就必须通过网关。
网关：网关就是计算机给其他网段的计算机发送数据包的出口，也就是路由器（或三层设备）接口的地址。
思考？网段如何确定？——由网络地址，任何一个IP地址所在的网段，即为保留其网络位，主机位置0，即为该网段的网络地址，其核心是网络位。
IP地址的分配方式
网络中任何一台设备都需要IP地址标识，那么一台主机如何获取一个IP地址呢？
网络掩码（Subnet Mask）又叫子网掩码，它是一种用来指明一个IP地址的哪些位是网络部分、哪些位是主机部分的方法。
1）基本特征
32bit的二进制，也采用点分十进制表示法。
2） 作用
确定IP的所在网段，即网络地址
3） 用法
IP地址与其子网掩码进行逐位的“与”运算，其结果即为该IP所在网络的网络地址。
4 ）子网掩码的表示方法
1）分类的IP
最初设计互联网络时，Internet委员会定义了5种IP地址类型以适合不同容量的网络。
最初是使用IP地址第1部分进行标识的。也就是说只要看到IP地址的第1部分就知道该地址的网络掩码。通过这种方式将IP地址分成了A类、B类、C类、D类和E类这5类。
了解分类IP地址的分类方法及用途
A类 
B类
C类
D类
E类
其中A、B、C三类可分给用户来标识网络中的设备，D类用于组播，E类保留用于实验。
每一类别可提供的IP地址数量不同，由其主机位决定，如地址中有n位主机位，则可提供的IP数量是2^n,但实际可用的，即可分给用户使用的为2^n-2 个，因为主机位全0的要作为网络地址，主机位全1的要作为网络的广播地址。
2）特殊的IP地址
网络地址，主机ID全为0的地址：指某个网段的标识。
广播地址，
直接广播地址：主机ID全为1的地址：特指该网段的全部主机
受限广播地址：255.255.255.255，用来将一个分组以广播方式发送给本网的所有主机，路由器则阻挡该分组通过
回送地址，127.0.0.1，指本地机，一般用来测试使用。实际上，A类地址中127.0。0.0-127.255.255.255都是回送地址。
链路本地地址 169.254.0.0-169.254.255.255，当无法获取IP地址时自动配置成“IP地址”
0.0.0.0 当网络中出现地址冲突，使用ipconfig命令看到的就是0.0.0.0，网络掩码也是0.0.0.0。(在路由中，也表示默认路由）
思考？ 网络中IP地址冲突是如何引发的，如果现实中遇到这样的问题，又如何解决？
3）公网与私网IP
公网IP：在Internet上的计算机使用的IP地址是全球统一规划的，称为公网地址。
私网IP：在企业、学校等内网通常使用保留的私网地址。
1）为什么设置私网IP？
因为IPV4的地址数量不足，同时在最初分类IP设计中的缺陷，导致在网络不断发展中，IP地址匮乏严重。于是，提出了私网IP，即保留一部分IP作为私网IP，这些IP可以再内网中使用，不同内网都可以使用这些IP（即复用，只要一个内网中地址互相区别，不同内网可复用），则无形中仿佛增加了IP数量。
2）哪些是私网IP地址
3）如果内网使用私网IP标识主机，这些主机如何访问Internet？
对于私网地址，由于不同内网中复用，因为不能在Internet访问中使用，否则会引发冲突。那如何解决该问题，即NAT技术（Network Address Translator），其作用是将私网IP转换为公网IP，当然提供有多种NAT技术。
1）什么是子网？
子网（subnet），将一个大的网络划分成几个较小的网络，每一个网络都有其自己的子网地址；
2) 为什么进行子网划分？
3）如何进行子网划分？
基本思路：
子网划分是在分类的IP基础上提出的，对于分类IP其网络位已确定，想进一步进行子网划分，则考虑借用主机位作为子网位，从而形成三层地址结构，即网络位，子网位，主机位，利用网络位与子网位共同来标识网段。
借位规则：
1 从高位向低位依次连续借位
2 至少主机位留2位，因为主机位全0和主机位全1的IP地址需保留
3 借位与什么相关？
1） 需要划分的子网数量；
2） 子网中主机的数量
如何把所划分的子网表达出来，即标识子网网段？
子网掩码：子网掩码与IP地址进行与运算其结果即为网络地址，将掩码进行扩展，网络位与子网位置1，主机位置0.
A类地址默认子网掩码：255.0.0.0
B类地址默认子网掩码：255.255.0.0
C类地址默认子网掩码：255.255.255.0
子网划分方法：
等长子网划分就是将一个网段等分成多个网段，也就是等分成多个子网。
子网划分就是借用现有网段的主机位做子网位，划分出多个子网。子网划分的任务包括两部分：
1)确定网络掩码的长度。
2）确定子网中第一个可用的IP地址和最后一个可用的IP地址。
2 可变长子网划分VLSM
现实中，不同子网的主机数量不同，等长子网划分比较简单，但是地址存在浪费，基于不同子网的IP需求，对于不同子网采用不同的子网长度。
基本步骤：
1）首先，根据子网中最大的IP需求量，先对网络划分子网。
2）然后，再根据具体情况，将子网进一步划分子网。
3）根据需要重复此过程，以创建不同大小的子网。
把多个网络（子网）的网络位当做主机位，将多个网络（子网）合并成一个大的网络（子网），其目标可对于路由表中的项目进行合并，增加路由效率。
如何合并？什么样的能合并？
核心：相同前缀，连续地址
路由匹配：最长前缀匹配 （思考？认真体会一下这一点）
