下面是ip的PDU报头的说明：

**版本: **占4 位,指 IP 协议的版本目前的IP 协议版本号为4

首部长度: 占4 位, 可表示的最大数值是15 个单位，一个单位为4 字节
因此IP 的首部长度的最大 值是60 字节

区分服务: 占8 位, 用来获得更好的服务, 在旧标准中叫做服务类型,但
实际上一直未被使用过. 后改名为区分服务. 只有在使用区分服务时, 这
个字段才起作用. 一般的情况下都不使用

总长度: 占16 位, 指首部和数据之和的长度, 单位为字节, 因此数据报的
为 最大长度为 65535 字节.元 总长度必须不超过最大传送单元 MTU

标识: 占16 位, 它是一个计数器, 通常，每发送一个报文，改值会加1
也用于数据包分片，在同一个包的若干分片中，该值是相同的

标志(flag): 占3 位, 目前只有后两位有意义

DF： ： Don‘t Fragment当 ，中间的一位，只有当 DF=0 时才允许分片

MF： ： More Fragment ，最高位，MF=1 表示后面还有分片。MF=0
表示最后一个分片

片偏移: 占12 位, 指较长的分组在分片后，该分片在原分组中
的相对位置. 片偏移以8 个字节为偏移单位

生存时间: 占8 位, 记为TTL (Time To Live) 数据报在网络中
可通过的路由器数的最大值,TTL 字段是由发送端初始设置一
个 8 bit 字段. 推荐的初始值由分配数字 RFC 指定, 当前值为
64，发送 ICMP 把回显应答时经常把 TTL 值 设为最大值 255

协议: 占8 位, 指出此数据报携带的数据使用何种协议以便目的
主机的IP 层将数据部分上交给哪个处理过程, 1为 表示为 ICMP
协议, 2为 表示为 IGMP 协议, 6表示为 TCP 协议, 17 表示为UDP 协议

首部检验和: 占16 位, 只检验数据报的首部不检验数据部分.这
用里不采用 CRC 检验码而采用简单的计算方法

源地址和目的地址: 都各占4 字节, 分别记录源地址和目的地址

为了更好的了解IP的PDU报头我就在这里很认真的贴张图：

1.png

IP地址和MAC地址一样都可以可以唯一表示网络中的每台设备，但是ip
地址的突出优点并不在于它的唯一性，而是在于它的可管理性，是人为可以指定的

IP地址有两部分组成：

• 网络ID：
  • 告诉我们设备处在哪个网络之中(标识网络)
  • 每个网段分配一个网络ID

• 主机ID：

• 唯一标示网络中的该设备(标识单个主机)

• 由组织分配给各设备

• 注意：网络id和主机id到底有什么区别又有什么联系？我在这里可以打个比方，就拿我们国家来说每个城市都有它的区号，比如说北京的区号是“010,”上海的区号是“021”，而区号分好以后每个城市都有自己的管理，城市里的每个地方都有自己的地址，比如你要找到你的朋友，那么你就要知道它的具体的地址（网络通信主机之间的链接实际上不是按ip地址去找的，ip地址只是帮你寻找到了你所要连接的地址是在那一段，而具体的还得需要用MAC地址去寻找，实际上ip地址就是做了一个地址标记，基于ip地址的通信实际上到最后都会转化为基于MAC地址的通信这里面有地址解析，在这里我们不做深究）才能找到它

IP地址格式：

IP地址是一个32位二进制数，可以将此32位二进制数分为四组，每组8位，每组二进制数均可以转化为十进制数使之可读，因此IP地址可以用点分十进制记录法记录

IP地址分类：

IP地址按照网络ID和主机ID各自所占用的位数不同可以分为5类

• A类：

| 0xxxxxxx | 主机 ID | 主机 ID | 主机 ID |
| :——– | ——–:| :——: |:——–:|:———-:|

A类地址：网络ID占据前8位，首位为0标识是A类地址，后面24位都是主机ID
由于A类网络ID总共8位，首位0又被占据，因此可变为只有7位，所以A类网络
ID最多只有2^7=128个，又因为划分类别只看前8位，首位又被占据，因此A类
最小地址为为：0 0000000 (也就是0)，最大地址：0 1111111(也就是127)

• A类地址的网络ID为：1-126

• 注意 A类地址的最小网络ID(未知ID)和最大网络ID(回环ID，每个电脑都有)是
  有特殊含义的，因此A类地址供我们使用的最小网络ID也就变成了：0 0000000
  (也就是1)，最大网络ID：0 1111110(也就是126)

• 每个网络中的主机数：2^24-2=1677万

• 减去的两个IP一个是最小的：表示在某个网段的网络，
  例如：10.0.0.0 ：表示10所在的网络

• 最大的IP表示广播
  例如：10.255.255.255 ：表示10这个网络的广播

• 默认子网掩码：255.0.0.0

• 私网地址：10.0.0.0

• B类：

| 0xxxxxxx | xxxxxxxx| 主机 ID | 主机 ID |
| :——– | ——–:| :——: |

B类地址：网络ID占据前16位，首位为10标识是A类地址，后面16位都是主机ID
由于B类网络ID总共16位，前两位被10占据，因此可变为只有14位，所以B类网络
ID最多只有2^14=16384个，又因为划分类别只看前8位，因此B类地址最小为 ：
10 000000 (也就是128)，最大地址为：10 111111(也就是191)

• 网络数：2^14
• 每个网络中的主机数：2^16-2=65534
• 默认子网掩码：255.255.0.0
• 私网地址：172.16.0.0—-172.31.0.0

• C类:

| 0xxxxxxx | xxxxxxxx| xxxxxxxx | 主机 ID |
| :——– | ——–:| :——: |

B类地址：网络ID占据前24位，前3位为110标识是C类地址，后面21位都是主机ID
由于C类网络ID总共24位，前三位被110占据，因此可变为只有21位，所以C类网络
ID最多只有2^21个，因为划分类别只看前8位，因此B类地址最小为 ：
110 00000 (也就是192)，最大地址为：110 111111(也就是223)

网络数：2^24
每个网络中的主机数：2^8-2=254
默认子网掩码：255.255.255.0
私网地址：192.168.0.0—-192.168.255.0

• D类：多播（224–239），不讨论。
• E类：保留（240—254），不讨论。

公共IP地址：

私有地址（不唯一）：

特殊地址：

• 0.0.0.0
  0.0.0.0 不是一个真正意义上的IP 地址。它表示一个集合：所有不清楚的主
  机和目的网络。

• 255.255.255.255
  限制广播地址。对本机来说，这个地址指本网段内( 同一广播域) 的所有主机

• 127.0.0.1 ～127.255.255.254
  本机回环地址，主要用于测试。在传输介质上永远不应该出现目的地址为“127.0.0.1”的
  数据包。

• 224.0.0.0 到239.255.255.255
  组播地址，224.0.0.1 特指所有主机，224.0.0.2 特指所有路由器。224.0.0.5 指OSPF 路由器，
  地址多用于一些特定的程序以及多媒体程序

• 169.254.x.x
  如果Windows 主机使用了DHCP 自动分配IP 地址，而又无法从DHCP 服务器获取地址，系统
  会为主机分配这样地址。

保留地址：

• 网络地址：

2.png

• 广播地址：

3.png

上面划分IP地址的方式（有类地址）存在很多缺点：

例如，一个企业里面只有2000台计算机，而我们如果去用A类地址的话，因为A类地址的每个网段都可以供1700多万台计算机使用，这样就会造成很多的浪费，同样B类地址也会造成很多的浪费，而如果去用C类地址，由于C类地址每个网段最多支持254，因此有10个网段才能够用，这样又会不方便管理。因此我们可以采用无类地址，就是把地址不在分为A、B、C类了，我们可以自由的规定网络ID和主机ID，这样我们需要多少就可以规定多少，就不会造成浪费了

无类地址:

由于无类地址的网络ID和主机ID是不确定的（我们自己规定的），将来通讯的时候还是必须要清楚哪些是网络ID，哪些是主机ID，那么我们靠什么来区分网络ID呢，这就是我们要说的子网掩码

子网掩码：

• 子网掩码的解释：

• 子网掩码不能单独存在，它必须结合IP地址一起使用。

• 子网掩码只有一个作用，就是将某个IP地址划分成网络地址和主机地址两部分。

• 使与之相用的IP地址的网络ID全为 1 ，主机ID全为 0 ，这样就唯一表示了IP所在的网段

• 子网划分是借助于取走主机位,把这个取走的部分作为子网位。因此这个意味划分越多的子网,主机将越少。

• 下面是子网掩码其中的8位：

4.png

CIDR：

• 表示: IP / 网络ID位数
  CIDR叫做无类域间路由,ISP 常用这样的方法给客户分配地址，类似这样:192.168.10.32/28,这排数字告诉你你的子网掩码是多少,/28 代表多少位为1,最大/32.但是你必须知道的一点是:不管是A类还是B类还是其他类地址,最大可用的只能为/30,即保留2 位给主机位。

下面我们结合实例用CIDR’算法来划分IP ：

公式1：计算网络数=2^可变的网络ID位
公式2：单个网络里可用的IP数=2^可变的主机ID位（32-网络ID位）-2
公式3：网络ID=IP与子网掩码
公式4：划分子网络的数=2^网络ID位向主机ID位借的位数
公式5：划分子网后损耗的IP=（子网数-1）*2

    1、202.110.200.100 / 26
    ①写出子网掩码；
    答：分析：网络ID总共26个1，主机位是6位
         所以这个主机的子网掩码用二进制表示为：
             11111111 11111111 11111111 11000000
         因此子网掩码为：255.255.255.192
    ②这个主机所在网络最多有多少个IP？
    答：分析：子网已经确定，因此求这个主机有多少个IP知道主机有
          多少位就行
         因此这个主机所在的网段最多有的Ip为：2^6-2=64个
    ③写出该机所在的网络ID
    分析：网络ID=IP&子网掩码
    答：由于子网掩码前3段都是255，因此与原来的IP相与还是保持原值，我们只需要
    把100化成二进制和192化为二进制相遇就行了：
       100化为二进制：01100100 
                   & 
       192化为二进制：11000000
                  = 01000000 =64
    因此该机的网络ID为：255.255.255.64
                    
         
    2、现在有两个主机:  A ：192.168.1.1 / 16 ; B : 192.168.2.1 /24 问
      这两台主机是否在一个网段里。
      分析：有两种情况分别是：A访问B和B访问A
        A--->B(A访问B)：
             判断A主机是否和B主机在一个网段里的方法是：
             第一步： 用A的子网掩码与本身(A)的IP相与求出A的网络ID；
             第二部： 用A的子网掩码与B的IP相与得出一个结果；
             第三部： 判断第一步和第二步的结果是否相同
             
              答：A的网络ID为：255.255.0.0
                 用A的子网掩码与B的IP相与的结果为：255.255.0.0
                 因此A、B在一个网络里
       B--->A(B访问A)：
        判断B主机是否和A主机在一个网段里的方法是：
             第一步： 用B的子网掩码与本身(B)的IP相与求出A的网络ID；
             第二部： 用B的子网掩码与A的IP相与得出一个结果；
             第三部： 判断第一步和第二步的结果是否相同
             
             答：B的子网掩码为：192.168.2.0
                用A的子网掩码与B的IP相与的结果为：255.255.1.0
                 因此B、A、在一个网络里
    
    3、主机为：188.200.123.100/8，所在网络划分为8个子网
        ①子网掩码 
        答：子网掩码：255.248.0.0
        ②网络ID
        答：188.200.0.0
        ③网络有多少个IP
        答：2^19-2
        ④网络中最小IP和最大IP    
        答：最小IP：188.200.0.1
           最大IP：188.200.255.254
        ⑤损耗的IP个数：
           （8-1）*2=14

划分子网：一个大网划分成多个小网，将原有网络ID位，向主机ID位借位，结果就是网络ID变多，主机ID变少。

子网是指一个ip地址上生成的逻辑网络，它可以让一个网络地址跨越多个物理网络，即一个网络地址代表多个网络（很明显这样做可以节省ip地址）。呵呵，听起来是不是很蹊跷？一个网络就这样被莫名其妙的划分成了许多子网？那么这样做有什么用呢？

我举个例子来跟你说吧：比如你是某个学校的网管，你的学校有四个处于不同物理位置的网络教室，每个网络教室25台机器，你的任务是给这些机器配置ip地址和子网掩码。你可能会觉得这再简单不过了，申请4个C类地址，每个教室一个，然后在一一配置不就搞定了。嗯，这样做理论上没错，但你有没有想到这样做很浪费，你一共浪费了(254-25)4=916个ip地址，如果所有的网管都像你这样做，那么internet上的ip地址将会在极短的时间内枯竭，显然，你是不能这样做，你应该做子网划分。*

子网划分说白了是这样一个事情：因为在划分了子网后，ip地址的网络号是不变的，因此在局域网外部看来，这里仍然只存在一个网络，即网络号所代表的那个网络；但在网络内部却是另外一个景象，因为我们每个子网的子网号是不同的，当用化分子网后的ip地址与子网掩码（注意，这里指的子网掩码已经不是缺省子网掩码了，而是自定义子网掩码，是管理员在经过计算后得出的）做’与’运算时，每个子网将得到不同的子网地址，从而实现了对网络的划分（得到了不同的地址，当然就能区别出各个子网了）。

  4、主机：100.200.123.200/8  所在网络划分出 8个子网
            ① 每个子网子网掩码
               255.224.0.0
            ② 每个子网网络有多少个IP
               2^21-2
            ③ 最小的子网中最小IP和最大IP
               100.0.0.1
               100.31.255.254
            ④ 最大的子网中最小IP和最大IP
               100.224.0.1
               100.255.255.254

5、主机：133.222.210.200/19 所在网络划分出16个子网
①原有网络网络ID
   133.222.192.0
② 每个子网子网掩码
   255.255.244.0
③ 每个子网网络有多少个IP
   2^9-2
④ 最大的子网中最小IP和最大IP
   133.222.223.1
   133.222.223.254
⑤损耗的IP个数：
  （16-1）*2=30