本节的内容是TCP/IP体系中网络层内容的开始，是学习网络原理课程的非常重要的一节，也是我们能够正确理解网络通信的最基本的概念。
在本节中，只学习标准的IP地址的概念、分类等基本问题，但关于1个网络分割了子网的IP、多个子网集中在1个超级网上的问题，将在今后的内容中进行学习。
再回想一下从MAC地址到IP地址在这里学到的东西吧。 数据的发送过程。 在用户主机上产生的数据消息在本机TCP/IP协议栈的APP应用层，即从顶层开始逐层向下发送，将数据封装并在传输层封装成消息，在网络层分组
经过之前对数据链路层的学习，应该知道主机和主机之间的通信基本上依靠MAC地址寻址，只有知道对方的MAC地址才能最终向对方发送数据。 因为MAC地址在世界范围内是唯一的，所以可以用一个MAC地址唯一识别一个主机。
让我们回想一下MAC地址的格式。 这是48位二进制文件，一般分为六个段。 每个段有8位，用十六进制表示。 例如，AA-BB-CC-DD-EE-FF就是MAC地址的示例。 我们在学习过程中，可以自由举个例子，但实际上没有这么随意的地址。
因此，如果一台用户主机试图与世界上的任何主机进行通信，都需要知道对方主机的MAC地址，但让一台主机记住世界上所有的MAC地址显然是不现实的。 把这个问题放在网络层的高度，用网络层的IP地址寻址就解决了。
IP地址的出现，意味着将整个物理网络虚拟为一个大的逻辑网络，无论基础的MAC地址为什么形式，多么复杂，都可以用统一形式的IP地址来识别它们。 在这个大型逻辑网络中，所有主机都有自己的IP地址。 这个IP地址表示整个网络中的其他人都可以找到自己的IP地址。
在这里，产生了这样两个问题。 第一个是“用IP地址寻址的话，就可以不记住世界上所有的IP地址吗”，第二个是“根据上面的说明，IP地址也必须是唯一的吗，否则别人怎么找到我”
这两个问题是网络初学者经常迷惑的问题。 首先，通过IP地址寻址，即使不记住世界上所有的IP地址，也可以在世界上的任何主机上找到。 原理是这样的。 例如，我们的主机和国外的主机进行通信，我们的数据包被发送出去后，网络中大量的路由器进行处理，路由器根据几个算法将数据发送到目标主机。 第二，IP地址必须确实是唯一的。 否则，路由器将不能找到分组的确切目的地。
IP地址必须具有唯一性。 对于这句话，有很多平时就仔细观察的伙伴，可能会提出疑问。 例如，在家里使用电脑连接因特网时，自己的IP地址是192.168.1.1。 那时，他去了邻居家，人家的电脑IP地址也是192.168.1.1。 后来，他的电脑IP地址也是192.168.1.1。 很多地方都一样，这不是冲突了吗，怎么可能是唯一性的？ 其实，这是因为应用了路由的NAT技术。 该技术的出现，大大节约了IP地址的资源。 这是重要的技术。 稍后详细说明。
显示IP地址首先，IP地址有两种表示形式。 但是，请注意。 这两种表示形式可以与MAC地址不同。 MAC地址的两种表示形式本质上相同。 例如，AA-BB-CC-DD-EE-FF和AABB-CCDD-EEFF，这两种表达方式毕竟没有任何区别。
因为IPv4设计后，很少考虑今后如果IP地址的数量没有了怎么办。 随着互联网的飞速发展，大规模的用户访问使得IPv4的地址很快就会被用尽。 之后，应用了NAT技术，缓解了很大的压力，但并不能从根本上解决问题。 为此，提出了IPv6的计划，称IPv6“让地球上的每一粒沙子都有自己的IP”，至今，IPv4的地址已经用尽，现在我们所处的阶段，正是IPv4向IPv6过渡的阶段。
关于IPv6的知识，今后将单独章节，但是现在日常生活中还在使用很多IPv4的地址，各种各样的考试都是以IPv4为重点进行考试，所以将重点学习IPv4。
IPv4地址的表示形式由32位二进制文件组成，分为四组，每组8位，通常用点表示为十进制，如192.168.0.1。 这是从二进制11000000.10101000.000000.000001转换而来的，对于路由器来说
IP地址分类可以按照A/B/C类、公共地址、专用地址、专用地址等各种角度对IP地址进行分类。 但是，本节只讨论A/B/C类，不讨论别的角度。
首先，您需要知道IP地址的32位二进制数字。 那不是四个无意义的数字的组合，而是各自有意义。 IP地址分为网络编号和主机编号的前后两部分。 网络编号标识主机或路由器所连接的网络、网络
络号在整个互联网范围内必须是唯一的；主机号是标识一个主机或路由器本身，一个主机号在它前面的网络号所指明的网络范围内必须是唯一的。
有了网络号和主机号的概念之后，IP地址就可以被分成五类，健壮的台灯教授的教材上用一张图片把这五类地址很好的展现：
以A类地址为例，前面8位是网络号，其中最开头的一位固定是0，后面24位是主机号。8位网络号意味着一个A类地址的网络号范围是从00000000~01111111，也就是十进制的0~127，但是我们通常要把这个范围掐头去尾，变成1~126，这是实际可用的范围，因为规定了头和尾有特殊的用途。24位主机号意味着，一个A类地址的网络可以包含的最大主机数是（2^24）－2，减2的意义也是要掐头去尾，大概是可以包含一千六百多万台主机，适合大型网络分配。
以此类推，B类地址前后各16位分别是网络号和主机号，B类地址的网络号范围是128~191，可以包含的最大主机数是（2^16）－2，是65534台。C类地址的网络号范围是192~223，可以包含最大主机数是（2^8）－2，是254台，可以看出C类地址适合给小型局域网使用。
D类地址的网络号范围是224~239。D类地址专门用作组播，也叫多播，它是一种不同于单播和广播的数据发送方式，单播是一对一，广播是一对多，组播也是一对多，但不同的是，广播的一对多是发送给同一网络内的所有主机，而组播是发送给同一网络内指定的几台主机。
E类地址（网络号范围240~254），E类保留不用，是为以后预留，可最终还是要被IPv6取代。
本节的内容作为网络层的开篇，内容比较多，需要理解和记忆，尤其是几类IP地址的范围，是必须要牢固记住的，下一节我们学习会继续学习IP地址，介绍几种特殊的IP地址，以及IP地址与MAC地址之间的转换。
参考资料：健壮的台灯《计算机网络》第七版