0.说明
在学习下面的内容之前，应该对TCP/IP有一个最基本的认识，这个我们在前面也已经多次提到过，其实在不涉及网络数据的结构分析上，我们只需要在心里对TCP/IP有如下一个概念即可：
| TCP/IP层次 | 重点 |
| 应用层 | 各种应用，如Web应用、QQ等 |
| 传输层 |
两种连接协议：TCP、UDP 传输层端口号 |
| 网络层 | IP地址（用于寻找不同的网络） |
| 数据链路层 | MAC地址（用于局域网中寻找不同的主机） |
| 物理层 | 二进制数据串 |
这个表格的内容很重要，可以说，对于TCP/IP协议栈，是非常基础的，因此务必要记住。
1.回顾与引言：为什么需要IP地址
我们在前面说过，路由器它是一个三层的网络设备（交换机是二层网络设备，转发器是物理层网络设备），通过路由器，我们可以把不同的网络（局域网）连接起来，而这些不同的局域网，可能有以太网、令牌环网等，如下：
（需要注意的是，实际上令牌环网的结构肯定不是像右边这样的，这里只是为了方便画图）
就像上面图所示，正是借助于路由器，我们才能够将两个不同的局域网络连接起来，而所谓的不同的局域网络，指的是，这两个局域网络上的主机配置的IP地址的网络号是不一样的，关于这个概念，我们下面会慢慢提到，现在先有个认识就可以了。
但是，到了21世纪的今天，令牌环网早已经被淘汰，如今我们可以看到的绝大多数局域网的类型都是以太网，所以，在没有特别说明的情况下，以后我们提到“局域网”这个名词时，指的都是“以太网”，所以，上面的图可以更改为如下：
但是现在的一个疑问就是，既然都是以太网，那又为什么说这两个局域网是不同的局域网的呢？这到底哪里不同呢？这其实在上面已经有简单的提过，也就是这两个局域网络上的主机配置的IP地址的网络号是不一样的（现在不理解这句话也没有关系，因为还没有真正开始讲IP地址）。可以这么理解：有两个人，他们都是人，但是他们的身份标识不一样，所以我们说这是两个不同的人，但本质上他们都是人；同样的道理，所谓两个不同局域网，他们本质上都是局域网，只是这两个局域网的身份标识不一样而已。
对于人，我们可以用姓名、身份证号等来作为身份标识，那么对于局域网，又该以什么来作为身份标识呢？
OK！也许你已经猜到了，就是IP地址！IP地址的其中一个重要功能就是可以区分不同的局域网，当然，它还有另外一个功能，那就是可以区分同一个局域网中的不同主机（亲，一个局域网可以有很多主机的啊，当然要加以区分了）。
2.IP地址
（1）IP地址与点分十进制记法
计算机所能识别的都是二进制数，所以实际上的IP地址都是32位的二进制数，只不过是为了我们人看起来比较容易区分，我们就把它写成十进制的形式，这种方法我们称之为点分十进制，如下：
应该非常好理解了，其实这一点懂不懂，就是考察你二进制到底有没有学好。OK，如果觉得可以理解的话，请尝试做下面的几个转换：
| 二进制IP地址 | 点分十进制记法 |
| 11000000|10100011|00000001|00000001 | |
| 10.10.120.16 | |
| 01111111|00000000|00000000|00000001 |
用点分十进制的方法来表示IP地址是非常重要的一个知识点，务必掌握好，尤其是其中的转换关系，其实只要把二进制和十进制的转换关系弄清楚了，相信也不难。
（2）IP地址网络号与主机号
我们前面已经提到，IP地址可以用来标识不同的局域网，其实这是利用了IP地址中网络号的功能，而要标识局域网中的不同主机，我们需要使用IP地址的主机号来进行标识，那么也就是说，一个IP地址由两部分组成：网络号和主机号。我们下面就举例来说明。
一个IP地址，比如192.168.1.1/24，实际上它包含了两个方面的含义，一个是它代表了这个IP地址处在哪个局域网中，而另一个是它代表了这个局域网中的哪个主机。在这里，分析如下：
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可以看到上面的IP地址后面还有一个/24，这是什么意思呢？这是表示192.168.1.1这个IP地址的前24位表示的是网络号，在这里就是192.168.1，192.168.1（11000000|10101000|0000001）这24位就代表了一个局域网络，而最后的8位（00000001）就代表一台主机，通过这两种方式的结合，我们就可以用一个IP地址来唯一标识一个局域网络中的一台主机，所以在不考虑其它通信技术的前提下（如NAT技术等，后面会有课程介绍），互联网上所有主机的IP地址一定是唯一的。 继续来作一下拓展，对于192.168.1.1/24这个IP地址，还可以写成这样的形式：192.168.1.1 255.255.255.0。这样一表示的话，我们可以把255.255.255.0称为掩码，它就是用来限定一个IP地址的网络号到底是前面哪几位。这样来说，255.255.255.0其实也是用点分十进制的方法来表示的，如果把它表示把二进制的话，那就是11111111.11111111.11111111.000000000，如果位是1，就表示所对应的IP地址的那些位就表示网络号，比如这里，255.255.255.0的前24位都是1，所以192.168.1.1这个IP地址的前24位就是用来表示网络号，而剩下的8位就用来表示主机号。 所以往后当我们看到两个IP地址时，如果没有给出掩码，我们是没有办法判断它们是否同属于一个局域网的，比如192.168.1.1和192.0.1.1，就这样给出两个IP地址，没有什么作用，因为根本就没有给出掩码！ 关于网络号和主机号，是非常重要的概念，下面再来总结一下：
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（3）网络地址和广播地址
- 网络地址
前面我们用192.168.1.1/24这个IP地址来给出网络号和主机号的概念，再次强调，它代表了两种不同的含义（这里要提问，其实答案上面已经有）。其实对于网络号192.168.1，这样看起来似乎不太好看，所以习惯性的，我们会把网络号后面的位数全部补0，然后再用来表示一个网络，比如192.168.1，二进制就是11000000|10100011|00000001，为了跟32位的IP地址表示方法相一致，我们会习惯性地把后面的八位补0，也就是变成11000000|10100011|00000001|00000000，用点分十进制表示就是192.168.1.0，但正常情况下，我们还需要再加上一个掩码，即192.168.1.0/24，OK，我们现在就是用这样的方式来表示一个网络，是的，再强调一遍，192.168.1.0/24就表示一个网络，我们就把这个地址称为网络地址。
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提示： 网络地址=网络号+后面补0+掩码 |
如果这时我再给出一个网络地址192.168.2.0/24，我们要判断192.168.1.0/24和192.168.2.0/24是不是同一个网络，只需要比较它们的前24位即可，显然它们代表了两个不同的网络。很明显，用网络地址的方式就可以非常清晰地描述一个网络。
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提示1： 网络地址是一种特殊的IP地址，它表示的不是一个主机，而是一个网络，所以在局域网中，网络地址是不允许分配给一台主机的。我们可以做一个简单的实验。
核心提示2： 这里需要强调的是，其实我们在给一个主机或一台设备配置IP地址的时候，其实确切地说，是给这台主机或这台设备的网络接口，也就是网卡接口（专业名词：网络适配器）配置一个IP地址，因此，在以后我们提到要给一台设备配置一个IP地址时，指的是给这台设备的接口配置一个IP地址，这点尤其注意。 另外，我们常用专业名词“网络节点”来描述一台网络设备，其实这个节点指的仅仅是这台设备的一个接口而已。（你可以看到，我们给路由器的不同接口配置了不同的IP地址） |
- 广播地址
a.广播
以太网的发展有其丰富的历史背景，“广播”一词从以太网诞生之初就注定要跟随以太网一生，即便是到了以太网飞速发展的今天（速度已经上千兆、上万兆），但广播依然存在于以太网中。很显然，广播普遍存在于我们目前的局域网中（因为现在的局域网几乎都是以太网），那么，所谓的广播是什么呢？
小学初中高中的时候，学校发放通知会通过广播（其实就是一个大喇叭，然后再有一个大大的扬声器）的形式发放，这样的话，全校的师生都可以听到广播的消息（其实这也是数据通信方式的一种方式，只不过传递信息是以声波的形式进行的）。
那么以太网有没有类似这样的情况呢？就是在一台主机上发送数据，局域网中的所有主机都可以收到这个数据。如下：
其实只要发送一个广播包，局域网中的所有主机都可以收到这个数据。那么广播包又是怎么定义的呢？
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提示：广播包 所谓的广播包，其实就是目的IP地址为广播地址的数据包（很好理解嘛，广播包，就是目的地址为广播地址的数据包）。 关于数据包中目的地址的知识，可以复习以往讲过的数据封装和解封装的知识。 |
b.广播地址
好了，现在来说一下什么是广播地址。前面我们提到192.168.1.0/24这个网络地址，广播地址，只要把网络号后面的0全部都变为1即可，也就是192.168.1.255/24，这个地址就是192.168.1.0/24这个网络中的广播地址。很显然，一个局域网中有且仅有一个广播地址。在192.168.1.0/24这个局域网中，只要我们把数据发送给192.168.1.255/24这个IP地址，那么本局域中的所有主机都会收到这个数据。
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实验：
要求大家也要亲自演示一遍。 |
（4）分类的IP地址
IP地址习惯上可以分为下面几类：
我们只需要记住A类、B类、C类即可，即这些IP地址的掩码分别为255.0.0.0、255.255.0.0和255.255.255.0。
（5）VLSM（变长子网划分）
所谓VLSM，就是子网划分，没必要弄得太高深，那么什么子网划分？
任务1：假定给你一个网段192.168.1.0/24（注意，我们使用了网段这个词，这也是没有问题的），要你架设一个局域网，问你可以在你的局域网放置多少台主机？OK，非常好办，方案如下：
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192.168.1.0/24这个局域网，除了192.168.1.0/24（网络地址）和192.168.1.255（广播地址）这两个地址不可以用外，其余都可以用，那么也就可以把2^8-2=254个IP地址分配给主机，也就是说，这个局域网中可以有254台主机。IP地址范围如下：
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任务2：假定给你一个网段192.168.1.0/24，要你架设两个局域网，问你可以在你的局域网放置多少台主机？
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提示：网络位向主机位借位 这下有点meng了吧！怎么架设呢？哈哈，其实这时候我们只需要增加一位网络号即可，即原来是24位，现在变成25位，那么就相当于现在我把一个大的网段192.168.1.0/24分成了两个较小的网段192.168.1.0/25和192.168.1.128/25这两个较小的网段。每一个网段就可以构建一个局域网，而每一个局域网同时拥有自己的网络地址和广播地址。 |
因此，对于任务2，我们把192.168.1.0/24分成192.168.1.0/24和192.168.1.128/25这两个网段，IP地址的分配方案如下：
| 网段 | 网络地址 | 广播地址 | IP总数 | 可用IP地址范围 | 可用IP地址数 |
| 192.168.1.0/25 | 192.168.1.0 | 192.168.1.127 | 2^7=128 |
192.168.1.1 ~ 192.168.1.126 |
2^7-2=126 |
| 192.168.1.128/25 | 192.168.1.128 | 192.168.1.255 | 2^7=128 |
192.168.1.129 ~ 192.168.254 |
2^7-2=126 |
上面这些内容非常重要，务必要掌握！其实如果看一些书籍的话，可能还会有更种各样的公式和各种各样的所谓技巧，其实说实在的，你只要把这些原理理解了，实在是没有必要是刻意记住这些公式和技巧，随着技术的慢慢积累，你会发现你自然而然地就在用这些技巧，但是你从来没有去刻意记过。（PS：希望大家可以慢慢达到这种水平）
其实我本人觉得，是否对计算机网络中的局域网（或者就说网络）有一个较为深刻的理解，就看你会不会划分子网，如果会了，那么我相信你对局域网的理解会有一个很大的提升，不需要怀疑太多，接触的知识越多，你会发现如果你不懂子网划分，你会发现什么也做不了。
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（5）CIDR
VLSM是网络号向主机号借位，而CIDR是主机号向网络号借位，前者可以形成各多的子网（局域网），但同时，每个子网中的主机数据必然会减少；而后者则恰恰相反，即通过减少子网的数目来让一个局域网拥有更多的主机。
关于CIDR，不作要求，有兴趣可以自己查阅书籍或向我了解。
IP地址的内容到这里就算结束了，当然实际上IP地址的知识还有很多很多，但其实作为入门，可以理解这些内容就非常不错了。（PS：博主本人之前加了很多H3C的网络工程师群，通过交流发现，很多正在工作中的所谓工程师，连最基本的子网划分都不会！当需要划分子网时，他们竟然要使用软件！！！不可思议吧？）
3.基本路由概念
在同一个局域网进行数据通信，交换机只会把数据解封装到第二层，即数据链路层，然后查看其中的目的MAC地址，并从相应的接口发送出去。
而在两个不同的局域网中，如果局域网1中的主机A要想把数据发送到局域网2中的主机B，那么这个数据必须要通过路由器（当然三层或多层交换机也可以，但是先不要考虑这种情况），因为我们说，路由器是用来连接不同的局域网的（一个接口连接一个局域网，不同的接口连接不同的局域网）。那么路由器怎么就知道要把数据从哪里发送出去呢？也许我们都会想当然地以为，路由器它这么聪明，它自己会选择呀！亲，路由器的确是很聪明，但是，如果我们不告诉它数据应该往哪里发送，它是不知道下一步要做什么的。
路由器把一个网络中的数据交给另一个网络，这一个过程，我们就称之为路由，注意这里的“路由”是动词，而不是平常所说的那种所谓的家用小型路由器。
关于路由的概念，会在课堂上通过实验来进行说明。
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4.下一步要做什么
通过对IP地址的学习，下一步我们就需要了解数据在不同的网络中到底是如何转发的，也就是说路由器到底是怎么帮我们选路的（即路由），这也就是我们要讨论的内容。
后面的课程，我们将会以各种各样的实验来较为深入地学习下面的这些技术：
- 静态路由技术
- 动态路由技术
- RIP协议、RIPv2协议、OSPF路由协议
敬请关注！