[网络] IP地址的内外网判别与分类(IPv4)

1 内网与外网IP网段划分

1.0 序

• IP地址的组成结构决定了其网络地址和主机地址的划分。通常，IP地址可以分为A、B、C、D、E五类，其中A、B、C类用于普通的网络通信，D类用于组播，E类用于实验和研究。
• 在我国，IP地址的划分和分配主要遵循国际标准和相关管理规定。
• IP地址的划分方法主要有以下几种：

1. CIDR（无类别域间路由）：CIDR是IPv4地址分配和路由表表示的一种技术。它通过引入斜线记法（如192.168.1.0/24），表示IP地址和其对应的子网掩码。CIDR的引入大大提高了IP地址的利用率和路由表的效率。

2. 私有IP地址：私有IP地址是指在互联网上不公开的IP地址段，主要用于内部网络通信。在我国，常用的私有IP地址段包括10.0.0.0/8、172.16.0.0/12和192.168.0.0/16。这些私有IP地址可以在内部网络中自由分配，但不能直接在互联网上使用。

3. 公网IP地址：公网IP地址是指可以在互联网上公开使用的IP地址。在我国，公网IP地址的分配和管理由相关部门负责，如中国互联网络信息中心（CNNIC）。公网IP地址的分配遵循一定的规则和流程，需要向相关部门申请并获得批准。

1.1 IPv4地址的种类 ： A / B / C / D / E / Other

• 32比特的IP地址划分为两个部分：

一部分用来标识网络，称为Network ID，NID；
另一部分用来表示网络中的主机，Host ID，HID。

TCP/IP协议规定, 两台联网的主机想直接通讯的话，必须有相同的NID和不同的HID。不同NID的两台主机要想通讯的话必须通过一台中间设备 - 路由器的转发才能实现。

• IPv4中定义了5类IP地址，即：A、B、C、D、E类地址。不同类别的IP地址对NID及HID范围的规定是不同的，用于匹配不同规模的网络。

• A 类 IP

A类地址的特点是第1个二进制8位组来标识NID，且该8位组最高位为0。
剩余的24位二进制位代表HID。另外网络号全为0的地址不能使用，而
前8位为01111111的IP地址(127.xx.xx.xx)，用于网络软件测试和本机进程间通信，称为回送地址。
A类NID一共有126个
每个A类网络可以容纳2^24-2=16777214台主机（IPv4中规定主机号的各位不能全为0或全为1）。
A类IP地址范围是：1.x.y.z-126.x.y.z，其中x、y、z的各个二进制位不能全为0或全为1。

• B 类 IP
  B类地址的特点是第1、2个8位组共16位二进制数用来标识NID，且第最高两位二进制数为10。剩余的16位二进制数代表HID。一共可以有2^14=16384个B类网络。同时，每个B类网络可以容纳2**16-2=65534台主机。
  B类IP地址范围是：128.0.y.z-191.255.y.z，其中y、z的各个二进制位不能全为0或全为1。

• C 类 IP
  C类地址的特点是第1、2、3个8位组共24位二进制数用来标识NID，且最高三位二进制数为110，剩余的8位二进制位代表HID。　一共可以有221=2097152个C类网络。每个C类网络可以容纳28-2=254台主机。
  C类IP地址范围是：192.0.0.z-223.255.255.z，其中z的各个二进制位不能全为0或全为1。

• D 类 IP （for 多播/组播）
  D类地址的第1个二进制8位组最高位4位为1110。因此，第1个8位组的取值范围是224~239。D类地址属于比较特殊的IP地址类，它不区分NID和HID，也不能分配给具体的主机。　　
  D类地址主要用于多播（multi-casting），用于向特定的一组（多台）主机发送广播消息。在RIPv2和OSPF动态路由协议中采用多播方式在一组路由器间传送和路由相关的信息。

• E 类IP (for 保留/试验)
  E类地址的第1个二进制8位组最高位5位为11110。因此，第1个8位组的取值范围是240~247。E类地址被保留作为实验用。

• 其他
  对于第1个二进制8位组取值范围在248~254之间的IP地址保留不用。

1.2 IP的寻址规则和特殊IP

1.2.1 NID寻址规则

• NID必须唯一
• NID不能以数字127开头。NID 127被保留给内部回送函数,作为本机循环测试使用。例如使用命令ping 127.0.0.1测试TCP/IP协议栈是否正确安装。在路由器中，同样支持循环测试地址的使用。
• NID的第一个字节不能为"255"。
• NID的第一个字节不能为"0"。

1.2.2 HID寻址规则

• HID在同一网络内必须是唯一的。
• HID各个位不能都为“1”。全1的主机号代表对本网络的广播，如212.131.33.255代表对C类网络212.131.33.0的广播，称为直接广播。如果一个数据包中的目标地址是一个广播地址，它要求该网段中的所有主机必须接收此数据包。
• 另，255.255.255.255，代表有限广播，它的目标是当前网络中的所有主机。
• IP地址0.0.0.0，通常代表未知的源主机。当主机采用DHCP动态获取IP地址而无法获得合法IP地址时，会用IP地址0.0.0.0来表示源主机IP地址未知。

1.3 私有IP网段划分(内网IP网段划分)

Private IP地址，通常又被称为RFC1918地址，是按照IETF RFC 1918，被公司或组织在其自有的网络中为非公开目的而使用的地址。由于不能通过路由器传输，Private IP地址不能被直接与互联网相连接。
内网IP地址分为A类、B类和C类，其地址范围如下：

• A类地址： 10.0.0.0 - 10.255.255.255
• B类地址： 172.16.0.0 - 172.31.255.255
• C类地址： 192.168.0.0 - 192.168.255.255

• 特点：

1. 在全球范围内不具有唯一性。
2. Private IP地址的路由信息不能对外发布，外部的IP数据包无法路由到Private IP地址的计算机上。
3. IP数据包中的源地址和目的地址是Private IP地址的, 不能在Internet上的路由器间进行存储转发的操作。

1.4 外网IP网段划分

外网IP地址网段为：

• A类：1.0.0.0 - 126.0.0.0 子网255.0.0.0 第1位必须是0
• B类：128.1.0.0 - 191.255.255 子网255.255.0.0 前2位必须是10
• C类：192.0.1.0 - 223.255.255.255 子网255.255.255.0 前3位必须是110

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