1.什么是IP地址
基本每个互联网从业者都对 IP 地址并不陌生，我们知道计算机就是以 1 和 0 的无限组合作为基础构成的。也就是低电平和高电平，不论什么信息，本质上就是一串二进制数字，当然，IP地址也不例外，它是一串 32 位的 0/1 组合（4个字节），用于标识一个主机的临时通讯身份，当然这是 ipv4 的版本，举一个栗子，你现在为什么可以上网查看我的文章呢？这是因为你拥有一个公网IP 来和 csdn 的主机进行了通讯，你可以申请一个固定的公网 IP，或者是拨号上网让服务商随机分配一个IP给你，原理其实就是买房和租房的区别。租房的原理一般都是采用 的 DHCP 协议。因为限制了 32 位的长度，会导致公网 IP 的个数 是有限的，这也是为什么 ipv6 要出来的原因。
现在你可以使用两个命令来查看你的 机器IP 地址，但是你看到的一般不是出口 IP，当你使用了路由器进行连接时，会发现你的IP地址是 192.168.xx.xx 的形式，这是内网 ip 地址的标配形式。命令如下，你可以尝试敲一下：
# window下查看IP地址: ipconfig
# linux下查看 IP 地址：ifconfig
# 查看出口 IP 地址：curl myip.ipip.net
业内有一个笑话，怎么还有人把内网IP（私网ip)打码的呢？
虽然说是一个笑话，但是是有道理的，内网ip 只在一个局域网内有效，这就好比你的门牌号，只有在一个确定的楼栋你的门牌号才有效，我告诉你我的房间号是401，那么又如何呢？你怎么找我？但是公网IP就不一样了，分配的公网IP是确定好了区域了，我知道了你的公网IP，就可以知道你在哪个国家，哪个省份，哪个城市，甚至是哪一栋楼，这也是为什么基于 IP 地址就可以查你在哪个区域的问题。当然，也是有办法不被追踪的，你知道有这回事就好了。
32位的 0和 1组合实在是太难记了，太反人类了，π 你小数点你又能记得多少位呢？
所以，一般来说，我们需要换一种叫法。
ip（点分十进制）: 192.168.0.1
ip (点分二级制) 11000000.10101000.00000000.00000001其中 2^3 = 8 ,2^4=16, 2^5=32, 2^6=64, 2^7=128
192 = 128 + 64 即 2^7 + 2^6 ,从右边开始从0 数，即第七位和第六位为1，其他为0，就是 11000000，
其他同理可得 168 = 2^3 + 2^5 + 2^7,即 101010000
我们在平时的沟通中一般是使用十进制的叫法，更加的容易记住。
但是在日常的计算中，是需要使用二进制的。
2.IP划分
没有规矩，不成方圆，IP 地址 太多了，分类是必不可少的。我们先简单的分一下类，把IP地址分成 网络号 + 主机号，例如 192.168.20.1/24,的意思就是 192.168.20 属于网络号，1 是主机号，怎么理解呢？网络号就是同一个班级，主机号就是座位号，但是一旦确定了网络号，主机号是有限制的。例如上面的例子，/24 就是说前 24 位属于网络号，那么主机号是只剩下了八位，8位最多也是 2^8 = 256 个。其实，这只是分法不一样而已，就好比一个学校固定就只能呆那么多的学生，你要分多少个学院多少个班级，分的班级越多每个班的名额肯定就越少啊。
基于网络号和主机号的原则，我们可以把 ip 地址分为 A，B，C ,D,E 类地址
可以发现这些分类是基于首位字节前四个比特进行区分的，就好像是我们省份划分一样，范围特别的大，对于正常情况下，我们当然是希望更加有效的管理 IP 地址，这种分类方式的优点就是简单，灵活。缺点就是缺少私有网络下的的地址灵活性，而且我们平常只可以使用 A、B、C 三类地址，这就很麻烦了，A类地址支持的主机数是 2^24个，B类地址 是 2^16 次方个，如果你需要 2^17次方个IP地址，那么就不得不使用 A 类地址，但是这样的话就浪费了位置了。总不能一辆十个人的车坐不下，就让这十个人去坐一百个位置的车吧，也太浪费钱了。
这些分类主要是为了规范大家去使用 IP地址，我们可以发现跟程序逻辑一样，他是一种嵌套的 if 判断，是有逻辑顺序的，先判断是不是 A类，再判断是不是 B，递推下去，这种分类地址真的不实用，所需我们需要更加准确、更加细分的区分逻辑。这就是 CIDR 无分类地址的出现的原因了。
2.1 CIDR
这是一种更为灵活的IP划分方式，当然也还是 基于 网络号 + 主机号 的原则实现的。我们经常会说，两个主机能不能直接通信，主要看的是在不在同一个网段，也就是网络号是否相同，当然也需要是同一个区域的网络，不同公司的局域网可不能直接通信。注意这里说的是直接，简单来说就是没有经过路由器的转发，集线器或者交换机是可以的。突然想起我好像还没有重点讲过这三大剑客的区别，似乎在一两年前写的专栏中有所提及，大家感兴趣可以去了解一下。
CIDR 的原理是基于子网掩码来判断 IP 的网络号以及主机号的位置，来判断这些IP是否实在同一个网段下面。我来举一个简单的例子，互联网有个很重要的原则，就是协议，如果没有协议，这个网络世界就会变得乱七八糟，我有个同事，他说他是你学校的，我可能就会信了，但是我需要确认，那我要基于什么确认呢？学信网查一下他的学籍信息，我们知道，有些坏蛋可能会伪造证书，但是学信网是大家公认可信的，如果我们有了他的学籍号，我们就可以知道他是哪个学校的了。
但是学籍号和学生的关系，并不是有了学生才有了学籍号，而是有了学籍号，再绑定了这个学生，才有这个独一无二的学生。子网掩码和 IP 地址的关系也是如此。我们不能直接去根据IP 地址去猜它的网络号，它必须同时带上子网掩码，我们才能准确的判断出它的网络号是哪几位。
在知乎上看到了一个十分好的栗子说明，：
从前有一个地主，有256间房子，地主家的门牌号码是“192.168.1”，
那么他家第一间房子的门牌号码是192.168.1.0，
第二间是192.168.1.1，…第256间的编号是192.168.1.255。
地主老了，需要把256间房子分给4个儿子，平均分配，每个儿子可以分64间。请来一位先生主持公道，先生这么来操作：192.168.1.0-192.168.1.63 分给大儿子
192.168.1.64-192.168.1.127 分给二儿子
192.168.1.128 -192.168.1.191 分给三儿子
192.168.1.192-192.168.1.255 分给四儿子那如何来描述四个儿子的子网网段呢？
192.168.1.0/26
192.168.1.64/26
192.168.1.128/26
192.168.1.192/26/26是什么鬼？
255.255.255.192的二进制是多少？
“11111111-11111111-11111111-11”
大家数数一共多少个1？不用数了，是26个1，为了简化子网掩码的表示，用/26代替255.255.255.192。
按位与运算我们来看大儿子的网段192.168.1.0/26是如何得到的？以大儿子的房间为例：
192.168.1.0-192.168.1.63二进制表示：192.168.1.011000000.10101000.00000001.00000000
192.168.1.6311000000.10101000.00000001.00111111
首尾地址完全相同的是多少？11000000.10101000.00000001.00数数一共多少位？26位！
那么用这个“192.168.1.0/26”就可以表示大儿子所有房间。
对照房间的门牌号码“192.168.1.199”，很显然属于四儿子的。一个主机192.168.1.199/26 能否和直连主机192.168.1.200/24 通信？
可以的，因为都是四儿子的房间。一个主机192.168.1.199/26 能否和直连主机192.168.1.1/24 通信？
不可以，因为一个是大儿子的房间，一个是四儿子的房间，无法直连通信！栗子提供者：
作者：车小胖
链接：https://www.zhihu.com/question/56895036/answer/150953183
来源：知乎
这个栗子十分的生动，我们可以发现，在 C 类地址的基础上，基于这种无分类的方式我们将 256 台主机进行了再次的划分，本质来说，CIDR 是分类地址的一种优化算法补充，我们还是要基于分类地址的原则下进行工作，例如D，E类我们一般还是不会去使用，根据自己网络拓扑图的大小，选择合适的分类（前缀），再进行无分类的划分。这才是较好的方案。
通过这种方式，在同一个物理网络区域下，我们就可以通过子网掩码和 ip 地址计算出对应的网段，从而得知两个 ip 主机是否可以直接通信。
3.怎么获取一个 IP 地址
我们需要有一个公网 IP 才可以在网络上冲浪，对，一个就行了，但是在很多情况下，我们是需要使用多台设备上网的，这些设备可以共享一个出口，相当于说同一个栋楼的人共用一个大门。一栋楼是有多个房间的，怎么让这些房间物尽其用呢？如果每个租客或者业主都没有进行登记，就随便的住，会导致很多的问题，我住着401 房间，然后没有登记，后面又来了个401，还拿我房间电话叫了一个酒水套餐，这钱要是算我头上咋办。
每台主机想要上网都必须拥有至少一个 IP 地址，为什么我说至少一个呢? 一台设备有多少个网卡就有多少个 mac 地址，当然也可以拥有多个 IP 地址。
想要一个 IP 地址，有两种方式？
1.自己造一个
2.申请一个
怎么自己造呢？
如果你是简单的家庭网络，你可以通过设置静态 IP 的方式，所谓的静态 IP ，就是你自己手填一个，但是要保证你填的 IP 是对的，一般来说，不了解网络的人会觉得这样很麻烦，就像是一个没有登记就进房间的住的人，很容易房管就把你住的房间给别人了，造成了冲突，还有另一个问题。你长期拥有这个房间，但是又不住，占着茅坑不lashi,这样也不行啊，大家都这么搞，就太浪费房间资源了。所以这种静态 IP 设置的方式，自己玩玩就好了，还是需要专业的 service 来处理比较好。
如何申请：
用租房的栗子来讲 DHCP 再合适不过了，所以的 DHCP，就是动态主机配置协议。强调的就是这个动态，如果有一台新机器到来，就会跟 DHCP 服务器申请拿一个 IP 地址，这个IP地址是有个有效期的，也就是租约，当租约过了一半，如果你还想用就得续约，没有续约的话，这个IP地址就会被回收，然后给下一个有需要的孩子。这跟我们现实中的租房是一样的道理。这种方式可以更大的利用已有的IP地址，也可以避免 IP 冲突导致的问题，由于可以设置静态IP，当 DHCP 服务器出现问题时，不要慌张，暂时手动设置一下 IP 地址也是可以上网的。一个后端程序员这点技能还是需要的，不要动不动就找网管。
IP 层有关的知识还有很多。考虑到这篇文章已经很长了，就放到下一篇吧，有时间我再写一篇关于 IP 寻址的文章帮助大家增强网络通讯的基本认识。