基于ip协议的因特网，目前已经发展成为当今世界上规模最大、拥有用户最多、资源最广泛的通信网络。ip协议也因此成为事实上的业界标准，以ip协议为基础的网络已经成为通信网络的主流。
本文将结合笔者的实践经验和思科网络技术学院ccna课程的教学经验，就ip协议关于ip地址这部分内容，进行简要的阐述。
一、为什么要使用ip地址？
一个ip地址是用来标识网络中的一个通信实体，比如一台主机，或者是路由器的某一个端口。而在基于ip协议网络中传输的数据包，也都必须使用ip地址来进行标识，如同我们写一封信，要标明收信人的通信地址和发信人的地址，而邮政工作人员则通过该地址来决定邮件的去向。
同样的过程也发生在计算机网络里，每个被传输的数据包也要包括的一个源ip地址和一个目的ip地址，当该数据包在网络中进行传输时，这两个地址要保持不变，以确保网络设备总是能根据确定的ip地址，将数据包从源通信实体送往指定的目的通信实体。
目前，ip地址使用32位二进制地址格式，为方便记忆，通常使用以点号划分的十进制来表示，如：202.112.14.1。
一个ip地址主要由两部分组成：一部分是用于标识该地址所从属的网络号；另一部分用于指明该网络上某个特定主机的主机号。
为了给不同规模的网络提供必要的灵活性，ip地址的设计者将ip地址空间划分为五个不同的地址类别，如下表所示，其中a,b,c三类最为常用：
a类 0－127 0 8位 24位。
b类 128－191 10 16位 16位。
c类 192－223 110 24位 8位。
d类 224－239 1110 组播地址。
e类 240－255 1111 保留试验使用。
网络号由因特网权力机构分配，目的是为了保证网络地址的全球唯一性。主机地址由各个网络的管理员统一分配。因此，网络地址的唯一性与网络内主机地址的唯一性确保了ip地址的全球唯一性。
二、划分子网。
为了提高ip地址的使用效率，可将一个网络划分为子网：采用借位的方式，从主机位最高位开始借位变为新的子网位，所剩余的部分则仍为主机位。这使得ip地址的结构分为三部分：
网络位、子网位和主机位。
引入子网概念后，网络位加上子网位才能全局唯一地标识一个网络。把所有的网络位用1来标识，主机位用0来标识，就得到了子网掩码。如下图所示的子网掩码转换为十进制之后为：
子网编址使得ip地址具有一定的内部层次结构，这种层次结构便于ip地址分配和管理。
它的使用关键在于选择合适的层次结构--如何既能适应各种现实的物理网络规模，又能充分地利用ip地址空间（即：从何处分隔子网号和主机号）。
小窍门--子网的计算。
在思科网络技术学院ccna教学和考试当中，不少同学在进行ip地址规划时总是很头疼子网和掩码的计算。现在给大家一个小窍门，可以顺利的解决这个问题。
首先，我们看一个ccna考试中常见的题型：一个主机的ip地址是202.112.14.137，掩码是。
255.255.255.224，要求计算这个主机所在网络的网络地址和广播地址。
常规办法是把这个主机地址和子网掩码都换算成二进制数，两者进行逻辑与运算后即可得到网络地址。其实大家只要仔细想想，可以得到另一个方法：255.
255.255.224的掩码所容纳的ip地址有256－224＝32个（包括网络地址和广播地址），那么具有这种掩码的网络地址一定是32的倍数。
而网络地址是子网ip地址的开始，广播地址是结束，可使用的主机地址在这个范围内，因此略小于137而又是32的倍数的只有128，所以得出网络地址是202.112.14.
128。而广播地址就是下一个网络的网络地址减1。而下一个32的倍数是160，因此可以得到广播地址为202.
112.14.159。
可参照下图来理解本例：
ccna考试中，还有一种题型，要你根据每个网络的主机数量进行子网地址的规划和计算子网掩码。这也可按上述原则进行计算。比如一个子网有10台主机，那么对于这个子网就需要10＋1＋1＋1＝13个ip地址。
（注意加的第一个1是指这个网络连接时所需的网关地址，接着的两个1分别是指网络地址和广播地址。）13小于16（16等于2的4次方），所以主机位为4位。而256－16＝240，所以该子网掩码为255.
255.255.240。
如果一个子网有14台主机，不少同学常犯的错误是：依然分配具有16个地址空间的子网，而忘记了给网关分配地址。这样就错误了，因为14＋1＋1＋1＝17 ，大于16，所以我们只能分配具有32个地址（32等于2的5次方）空间的子网。
这时子网掩码为：255.255.
255.224。
三、 ip 地址的局限性。
最初的因特网设计者没有预想到网络会有如此快速地发展，因此现在网络面临的问题都可以追溯到因特网发展的早期决策上，ip地址的分配更能体现这点。
目前使用的ipv4地址使用32位的地址，即在ipv4的地址空间中有232（4,294,967,296，约为43亿）个地址可用。这样的地址空间在因特网早期看来几乎是无限的，于是便将ip地址根据申请而按类别分配给某个组织或公司，而很少考虑是否真的需要这么多个地址空间，没有考虑到ipv4地址空间最终会被用尽。
因此，ipv4地址是按照网络的大小（所使用的ip地址数）来分类的，它的编址方案使用"类"的概念。a、b、c三类ip地址的定义很容易理解，也很容易划分，但是在实际网络规划中，它们并不利于有效地分配有限的地址空间。对于a、b类地址，很少有这么大规模的公司能够使用，而c类地址所容纳的主机数又相对太少。
所以有类别的ip地址并不利于有效地分配有限的地址空间，不适用于网络规划。
在这种情况下，人们开始致力于下一代因特网协议--ipv6的研究。由于现在ipv6的协议并不完善和成熟，需要长期的试验验证，因此，ipv4到ipv6的完全过渡将是一个比较长的过程，在过渡期间我们仍然需要在ipv4上实现网络间的互连。而在90年代初期引入了变长子网掩码（vlsm）和无类域间路由（cidr）等机制，作为目前过渡时期提高ipv4地址空间使用效率的短期解决方案起到了很大的作用。
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