网络工程师（41）IP协议、IP地址表示方法

一、IP协议

IP协议，全称网际互连协议（Internet Protocol），是TCP/IP体系中的网络层协议。

寻址：IP协议通过IP地址来唯一标识网络上的每一台设备，确保数据能够准确地发送到目标主机。
路由选择：IP协议负责选择数据从源主机到目标主机的最佳路径，这通常涉及多个路由器的协作。
数据分割与组装：当数据报文的长度超过网络层所允许的最大传输单元（MTU）时，IP协议会将其分割成较小的数据包进行传输，并在目的端重新组装成原始数据。

IP协议有两种主要版本：IPv4和IPv6。

IPv4：地址长度为32位二进制数，通常呈现为4个由点（.）分隔的十进制整数，每个整数的取值范围为0到255。IPv4的地址空间有限，只能提供约42亿（2^32）个唯一地址。

IPv6：地址长度为128位二进制数，通常呈现为8组由冒号（:）分隔的十六进制整数，每组整数的取值范围为0到FFFF。IPv6还支持缩写形式，如省略前导零和用双冒号（::）表示连续的0组。IPv6的地址空间极大，理论上可以提供约3402的39次方（2^128-1，去除全0地址）个唯一地址。

二、IP地址表示方法

IP地址是指互联网协议地址，是IP协议提供的一种统一的地址格式，它为互联网上的每一个网络和每一台主机分配一个逻辑地址，以此来屏蔽物理地址的差异。IP地址的表示方法因版本不同而有所差异。

IPV4地址的表示方法：

IPv4地址是一个32位的二进制数，通常被分割为4个“8位二进制数”，并且通常以十进制格式表示，即点分十进制表示法。在这种表示法中，IP地址的4个部分（每个部分8位）被转换成十进制数，并用点（.）分隔。例如，IP地址192.168.1.1就是一个典型的IPv4地址。

IPv4地址还可以进一步划分为网络地址（NetID）和主机地址（HostID）。网络地址表示其属于互联网中的哪一个网络，而主机地址则表示其属于该网络中的具体设备。通过子网掩码可以区分IP地址中的网络部分和主机部分。子网掩码是一个32位的数字，通常表示为四个十进制数，每个数值范围在0到255之间，用点分隔。子网掩码中连续的1表示网络地址，连续的0表示主机地址。

IPv4地址还分为几个类别，包括A类、B类、C类、D类和E类。每个类别的地址范围和网络号、主机号的长度都不同。例如：

A类地址：网络号字段占1个字节，主机号字段占3个字节，地址范围为0.0.0.0~127.255.255.255。

B类地址：网络号字段占2个字节，主机号字段占2个字节，地址范围为128.0.0.0~191.255.255.255。

C类地址：网络号字段占3个字节，主机号字段占1个字节，地址范围为192.0.0.0~223.255.255.255。

D类地址：用于多播（一对多通信），地址范围为224.0.0.0~239.255.255.255。

E类地址：保留为以后用，地址范围为240.0.0.0~255.255.255.255。

其中，A类、B类和C类地址是常用的单播地址，D类地址用于多播通信，E类地址保留为未来使用。

此外，IPv4地址中还有一些特殊地址，如0.0.0.0表示所有网络地址，255.255.255.255表示全网的广播地址，127.0.0.0~127.255.255.255表示网卡自身环回接口地址（即本地回环地址）。

IPv6地址的表示方法：

IPv6地址是128位的二进制数，通常呈现为8组由冒号（:）分隔的十六进制整数，每组整数的取值范围为0到FFFF。IPv6地址还支持缩写形式，如省略前导零和用双冒号（::）表示连续的0组。例如，IPv6地址2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334就是一个典型的IPv6地址，其中省略了前导零的组。

IPv6地址也可以使用CIDR（无类别域间路由）表示法，即IP地址和斜杠（/）后面的数字（称为前缀长度）。前缀长度表示IP地址中固定（即网络部分）的位数。例如，IPv6地址2001:0db8:85a3::/64表示这个地址块的前64位是网络部分，而剩下的64位是主机部分。

总结

IP协议是互联网通信的基础协议之一，它通过IP地址来唯一标识网络上的每一台设备，并负责数据的路由选择和分割组装。IPv4和IPv6是IP协议的两种主要版本，它们在地址长度、表示方法和地址空间等方面存在差异。IPv4地址使用32位二进制数表示，通常采用点分十进制表示法，并分为A类、B类、C类、D类和E类地址；而IPv6地址使用128位二进制数表示，通常采用冒分十六进制表示法，并支持缩写形式和CIDR表示法。

结语