IPv4 地址

Classful network：分类网络

IPv4 长度为 32 位，出于管理、技术原因，我们会将地址拆为网络号和主机号两个部分。

A、B、C 三类 IP 地址是在 rfc791 定义的，0 开头的地址是 A 类地址，10 开头是 B 类地址，110 开头是 C 类地址。这 3 类地址已经占了 7/8，剩余 1/8 的地址一定是以 111 开头的，这些剩余地址是为日后保留的。

rfc791 (opens new window) 定义 A、B、C 三类地址的原文如下：

Addresses are fixed length of four octets (32 bits). An address begins with a network number, followed by local address (called the "rest" field). There are three formats or classes of internet addresses: in class a, the high order bit is zero, the next 7 bits are the network, and the last 24 bits are the local address; in class b, the high order two bits are one-zero, the next 14 bits are the network and the last 16 bits are the local address; in class c, the high order three bits are one-one-zero, the next 21 bits are the network and the last 8 bits are the local address.

我从网上 (opens new window) COPY 了下面这张图，可以当做 Cheat Sheet 查阅。谷歌用「Classful network」关键字搜图片可以搜到类似的图。或者维基「Classful network」词条，里面也有类似的表格。

CIDR：无分类网络

CIDR (Classless Inter-Domain Routing) 中文翻译为：无类别域间路由。CIDR 是在 RFC 1518 (opens new window) 和 RFC 1519 (opens new window) 规定的，这两个 RFC 内容有点多，我没阅读，就不贴原文上来了。

诞生的背景是因为 Classful network 太浪费了，C 类地址只有 256 个主机地址企业不够用，B 类地址多达 65536 个主机地址企业用不完，根本原因就是划分粒度不够细。CIDR 支持更细粒度的划分，同时诞生的相关概念：子网掩码 (mask)、斜线记法 (notation)、广播地址。

CIDR 很直观，这里举个例子：192.168.0.1/24，前 24 位是网络号，后 8 位是主机号。如果主机号全为 1，那么就是广播地址，例如 192.168.0.255/24 会发给 192.168.0 网段下的所有主机。

在大学考试中，如果子网掩码长度不是 8/16/24，那么题目会有点难。例如求 16.158.165.91/22 对应网段下所有 IP 地址的范围，需要将 165 转成二进制，然后将前 6 位和后 2 位拆开。

Linux 系统下配置 IP 地址

在 Linux 系统下有 net-tools 和 iproute2 这两个网络工具，iproute2 的目的是为了取代 net-tools，但这么多年过去了，仍然没有完全取代，所以两个都要学。

使用 net-tools 配置 IP 地址的命令：

$ sudo ifconfig eth1 10.0.0.1/24
$ sudo ifconfig eth1 up

使用 iproute2 配置 IP 地址的命令：

$ sudo ip addr add 10.0.0.1/24 dev eth1
$ sudo ip link set up eth1

MAC 地址

每个网卡出厂的时候都会带有 MAC 地址，MAC 地址是扁平的，IP 地址是网络号+主机号分层的。MAC 地址类似身份证，IP 地址类似家庭住址。

直接用 MAC 地址通信

虽然理论上可以，但实际上我们不能直接使用 MAC 地址通信！因为 MAC 地址是扁平的，我们无法在一个路由器里面维护全球 MAC 地址组成的路由表。

跨网段通信必须用 IP 地址，同网段通信操作系统会查 ARP 表将 IP 转为 MAC 地址然后通信。

MAC 地址是全球唯一的？

虽然最初设计是全球唯一的，但操作系统是可以更改 MAC 地址的，所以全球的 MAC 地址还是有可能冲突的。只要同一局域网内不要有 MAC 地址冲突就不会导致问题。