IP是Internet Protocol的缩写，网络协议，本身是一个协议文件（IETE RFC791）的名称，协议文件的内容很少，主要是定义和阐释了 IP报文的格式。平时所说的IP，泛指直接或者间接与IP协议相关的东西。
IP协议有版本之分，两个最重要的版本分别是IPv4（IP version 4）和IPv6（IP version 6）.
5.1 有类编址
为什么MAC地址不能用来通信？
如果使用MAC地址来作为全球范围内的网络通信地址，那么传递信息的网络设备需要每时每刻知道所有在用MAC地址以及他们各自的位置信息，这是不合实际的。也就是说，MAC地址是不带位置信息的。
当我们说，给某台设备分配一个IP地址，实际上是指给这台设备的某个接口分配一个IP地址，设备有多个接口时，通常是每个接口都需要一个IP地址。需要IP地址的接口通常是路由器和计算机的接口，交换机的接口（端口）通常不需要IP地址。
在谈及IP地址的分配问题时，常把路由器和计算机统称为“主机（Host）”，把主机的某个或者某些接口的IP地址简称为“主机IP地址”
IP地址长度是32个比特，也就是4个字节。为了阅读和书写方便，通常采用点分十进制数来表示。例如11.1.0.254 写成32位比特形式是：00001011 00000001 00000000 11111110
IP地址统一由 ICANN（Internet Corporation for Assigned Named and Numbers）互联网名称与数字地址分配机构。
IP地址在Internet具有全球唯一性。
最初设计互联网络时，为了便于寻址以及层次化构造网络，IP地址采用分层结构，每个IP地址包括两个标识码（ID），即网络位和主机ID。同一个物理网络上的所有主机都使用同一个网络ID，网络上的一个主机（包括网络上工作站，服务器和路由器等）有一个主机ID与其对应。IP地址根据网络ID的不同分为5种类型，A类地址、B类地址、C类地址、D类地址和E类地址。
1． A类IP地址
一个A类IP地址由1字节的网络地址和3字节主机地址组成，网络地址的最高位必须是“0”， 地址范围从0.0.0.0 到127.255.255.255。子网掩码为255.0.0.0。可用的A类网络有126个，每个网络能容纳1亿多个主机。
2． B类IP地址
一个B类IP地址由2个字节的网络地址和2个字节的主机地址组成，网络地址的最高位必须是“10”，地址范围从128.0.0.0到191.255.255.255。子网掩码为255.255.0.0。可用的B类网络有16382个，每个网络能容纳6万多个主机 。
3． C类IP地址
一个C类IP地址由3字节的网络地址和1字节的主机地址组成，网络地址的最高位必须是“110”。范围从192.0.0.0到223.255.255.255。子网掩码为255.255.255.0。C类网络可达209万余个，每个网络能容纳254个主机。
4． D类地址用于多点广播（Multicast）。
D类IP地址第一个字节以“1110”开始，它是一个专门保留的地址。它并不指向特定的网络，目前这一类地址被用在多点广播（Multicast）中。多点广播地址用来一次寻址一组计算机，它标识共享同一协议的一组计算机。
5． E类IP地址
某IP地址为192.168.5.0/24，这是一种基于CIDR划分的IP地址，最后的/24表示前24位是网络号，后8位是主机号。同时也表示掩码为24位，即子网掩码为255.255.255.0，使用2进制排列就是11111111.11111111.11111111.00000000，根据掩码算术，使用IP地址与掩码逻辑与，即为网络地址。
5.2 无类编址
顾名思义，不限制网络号和主机号的位数，可以提高IP地址的利用率。
通常可以这样来规划和划分IP地址：假设一个组织所需的主机IP地址的数量为N，我们可以通过计算确定出大于等于N+2的最小的2的幂，然后以幂的值作为主机号的位数，余下的位全部作为网络位。
假如，我需要4000个IP地址，4000+2 = 4002, 2的12次是4096, 2的11次是2048。所以，主机号的位数就是12位，剩下的作为网络位。
问题来了，采用无类编址方式时，如何判断出一个IP地址所属网络的网络号呢？---子网掩码
1、子网掩码的作用
在设置电脑IP时，会碰到两个重要的参数，一个是IP地址，一个是子网掩码。IP地址是互联网上每个子网或每个主机在网络上的唯一身份标签，那子网掩码是干什么用的呢？
随着互联网的发展，越来越多的网络产生，有的网络多则几百台主机，少则区区几台，这样就浪费了大量的IP地址，所以要划分子网。为了有序地区分和管理不同的子网，就需要使用子网掩码。
子网掩码是一种用来指明一个IP地址所标示的主机处于哪个子网中。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。
2、子网掩码的用法
子网掩码是一个32位地址，对于A类地址来说，默认的子网掩码是255.0.0.0；对于B类地址来说默认的子网掩码是255.255.0.0；对于C类地址来说默认的子网掩码是255.255.255.0。
子网掩码通常有十进制和二级制两种表现形式，255.255.0.0用二进制表示则为1111111.11111111.00000000.00000000，其中，前面2个字节的16位“1”表示网络号，后面2个字节的16位“0”表示主机号。
当配合IP地址172.20.0.4使用时，则表示该IP地址是B类地址，172.20是网络标识，0.4是主机标识。也即子网掩码AND IP地址的部分是网络标识，子网掩码取反后AND IP地址的部分即为主机标识。
子网掩码有两个特殊地址，当子网掩码的主机地址全为0时，表示该网络地址，当子网掩码的主机地址全为1时，表示该网络的广播地址。
5.3 特殊IP地址
前面提到，IP地址是由IACN来统一分配的，保证任何一个IP地址在网络上的唯一性。这里默认提到的IP地址是公网IP地址。事实上，有一些网络不需要连接到Internet上，比如实验室，只需要一些内部的私网IP地址。
10.0.0.0/8： 10.0.0.0～10.255.255.255 172.16.0.0/12： 172.16.0.0～172.31.255.255 192.168.0.0/16： 192.168.0.0～192.168.255.255
A、B、C三类地址中，都预留了一些地址专门用于私网IP，如上面提到的地址段。优点在于，同一个私网IP地址可以在不同的私有网络中得到重复利用。
但是，本来私有网络是不允许连接到Internet网络的，但是通过一些技术也是可以实现的，这种技术称为“网络地址转换（Network Address Translation，NAT）”
其他的特殊IP地址：
255.255.255.255： 有限广播地址 0.0.0.0：任何网络的网络地址
127.0.0.0/8 ：环回地址 169.254.0.0/16：哈
5.5 IP转发原理