1、ip地址是什么？
ip 地址是互联网协议特有的一种地址，它是 ip 协议提供的一种统一的地址格式，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。
2、那么，我们为什么要使用 ip 地址呢？
在单个局域网网段中，计算机与计算机之间可以使用网络访问层提供的 mac 地址进行通信。如果在路由式网络中，计算机之间进行通信就不能利用 mac 地址实现数据传输了：因为 mac 地址不能跨路由接口运行；即使强行实现跨越，使用 mac 地址传输数据也是非常麻烦的。
这是由于内置在网卡里的固定 mac 地址不能在地址空间上引入逻辑结构，使其无法具备真正的地址来表示国家、省、市、区、街道、路、号这类层次。因此，要进行数据传输，必须使用一种逻辑化、层次化的寻址方案对网络进行组织，这就是 ip 地址。
3、ip地址表示
ip地址表示
ip地址是长度是32 bit，由4个字节组成。为了阅读和书写方便，ip地址通常采用点分十进制数来表示。
点分十进制表示法
ip地址表现形式能够帮助我们更好的使用和配置网络，但通信设备在对ip地址进行计算时使用的是二进制的操作方式，因此掌握十进制、二进制的转换运算非常有必要。
ipv4地址范围
00000000.00000000.00000000.00000000~11111111.11111111.11111111.11111111，即0.0.0.0~255.255.255.255。
4、ip地址格式
ipv4地址由如下两部分组成：
网络部分 (网络号)：用来标识一个网络。
ip地址不能反映任何有关主机位置的地理信息，只能通过网络号码字段判断出主机属于哪个网络。
对于网络号相同的设备，无论实际所处的物理位置如何，它们都是处在同一个网络中。
主机部分 (主机号)：用来区分一个网络内的不同主机。
网络掩码 (netmask)，又称子网掩码 (subnet mask):
网络掩码为32 bit，与ip地址的位数一样，通常也以点分十进制数来表示。
网络掩码不是一个ip地址，在二进制的表示上是一堆连续的1、后面接一堆连续的0。
通常将网络掩码中1的个数称为这个网络掩码的长度。如：掩码0.0.0.0的长度是0，掩码252.0.0.0的长度是6。
网络掩码一般与ip地址结合使用，其中值为1的比特对应ip地址中的网络位；值为0的比特对应ip地址中的主机位，以此来辅助我们识别一个ip地址中的网络位与主机位。即网络掩码中1的个数就是ip地址的网络号的位数，0的个数就是ip地址的主机号的位数。
5、ip地址分类
为了方便ip地址的管理及组网，ip地址分成五类：
a、b、c、d、e类的类别字段分别是二进制数0、10、110、1110、1111，通过网络号码字段的前几个比特就可以判断ip地址属于哪一类，这是区分各类地址最简单的方法。
a、b、c三类地址是单播ip地址 (除一些特殊地址外)，只有这三类地址才能分配给主机接口使用。
d类地址属于组播ip地址。
e类地址专门用于特殊的实验目的。
本节内容，只关注a、b、c三类地址。
a、b、c类地址比较：
使用a类地址的网络称为a类网络；使用b类地址的网络称为b类网络；使用c类地址的网络称为c类网络。
a类网络的网络号为8 bit，个数很少，但所允许的主机接口的个数很多；首位恒定为0，地址空间为：0.0.0.0~127.255.255.255。
b类网络的网络号为16 bit，介于a类和c类网络之间；首两位恒定为10，地址空间为：128.0.0.0~191.255.255.255。
c类网络的网络号为24 bit，个数很多，但所允许的主机接口的个数就很少；首三位恒定为110，地址空间为：192.0.0.0~223.255.255.255。
注：
主机 (host)，通常指路由器和计算机的统称。并且常把主机的某个接口的ip地址简称为主机ip地址。
组播地址：组播能实现一对多传递消息。
6、ip报文格式
特殊的ip地址
公网ip地址：ip地址是由iana统一分配的，以保证任何一个ip地址在internet上的唯一性。这里的ip地址是指公网ip地址。
私网ip地址：实际上一些网络不需要连接到internet，比如一个大学的封闭实验室内的网络，只要同一网络中的网络设备的ip地址不冲突即可。在ip地址空间里，a、b、c三类地址中各预留了一些地址专门用于上述情况，称为私网ip地址。
a类：10.0.0.0~10.255.255.255
b类：172.10.0.0~172.31.255.255
c类：192.168.0.0~192.168.255.255
255.255.255.255
这个地址称为有限广播地址，它可以作为一个ip报文的目的ip地址使用。
路由器接收到目的ip地址为有限广播地址的ip报文后，会停止对该ip报文的转发。
0.0.0.0
如果把这个地址作为网络地址，它的意思就是“任何网络”的网络地址；如果把这个地址作为主机接口地址，它的意思就是“这个网络上主机接口”的ip地址。
例如：当一个主机接口在启动过程中尚未获得自己的ip地址时，就可以向网络发送目的ip地址为有限广播地址、源ip地址为0.0.0.0的dhcp请求报文，希望dhcp服务器在收到自己的请求后，能够给自己分配一个可用的ip地址。
127.0.0.0/8
这个地址为环回地址，它可以作为一个ip报文的目的ip地址使用。其作用是测试设备自身的软件系统。
一个设备产生的、目的ip地址为环回地址的ip报文是不可能离开这个设备本身的。
169.254.0.0/16
如果一个网络设备获取ip地址的方式被设置成了自动获取方式，但是该设备在网络上又没有找到可用的dhcp服务器，那么该设备就会使用169.254.0.0/16网段的某个地址来进行临时通信。
注：dhcp (dynamic host configuration protocol)，动态主机配置协议，用于动态分配网络配置参数，如ip地址。
7、ipv4和ipv6
我们目前常说的ip地址指的是ipv4地址，但ipv4可用地址有限，在2011年2月3日，iana已经宣布将其最后的468万个ipv4地址平均分配到全球5个rir（regional internet registry，区域互联网注册管理机构），此后iana再没有可分配的ipv4地址。
nat技术的应用，缓解了ipv4地址不足产生的问题，但是部署ipv6是解决ipv4地址不足的最终方案。当前世界上不同地区对部署ipv6的需求强烈程度不一，且当前ipv4网络仍然占主流地位，因此短时间内ipv6和ipv4将会共存。
ipv6的优势：
