IP 地址与子网掩码举行 与运算 就可以得到网络号，主机号从 全0 - 全1 就是子网的地址范围
IP 地址和子网掩码另有一种更简洁的表示方法：143.251.30.44/24，表示 IP 地址为 143.251.30，子网掩码的高 24 位为 1，也就是 255.255.255.0
特殊的 IP 地址
将 IP 地址中的主机地址全部设为0，就成了网络号，表示这个局域网
将 IP 地址中的主机地址全部设为1，就成了广播地址，用于给同一个链路中相互毗连的所有主机发送数据包
127. * 的 IP 地址用于本机环回（loop back）测试，通常使用的是 127.0.0.1
IP 地址的数量限定
IP 地址（IPv4）是一个 4 字节（32位的正整数），也就是2的32次方个IP 地址，大概是 43 亿，而在 TCP/IP 协议中规定：每个主机都需要有一个 IP 地址。此外由于一些特殊的 IP 地址存在，可使用的 IP 数量远不敷 43 亿。而且，IP 地址并非是按照主机台数来配置的，而是每个网卡都需要配置一个或多个 IP 地址 CIDR 虽然在肯定水平上缓解了IP地址不敷用的问题（提高了使用率，减少了浪费，但IP地址的总数并没有增长），但仍然不敷用，此时该怎样解决呢？ 动态分配 IP 地址：只给接入网络的设备分配 IP 地址，因此同一个 MAC 地址的设备，每次接入互联网中，得到的 IP 地址不肯定相同 NAT技术：后面详讲 IPv6：IPv6 并不是 IPv4 的简朴升级版，它们是互不干扰的两个协议，彼此并不兼容，IPv6 用 16 字节（128位）来表示一个地址，增长了 IP 地址的个数，是从根本上解决问题的方案，但目前 IPv6 还未普及
在了解 NAT 技术之前，我们先来学习 私网IP地址 和 公网IP地址
私网IP地址 和 公网IP地址
若一个组织内部组建局域网，IP地址只用于局域网内部通信，而不毗连到互联网上，理论上，可以使用恣意 IP 地址，但 RFC 1918 规定了用于组建局域网的私有 IP 地址： 10. * ：前8位是网络号，共 16 777 216 个地址 172.16 - 172.31：前 12 位是网络号，共 1 048 567 个地址 192.168.* ：前16位是网络号，共 65 536 个地址
在这个范围中的，都称为 私网IP，其余的则称为全局IP（或公网IP） 局域网内的设备访问局域网内的另一个设备没有任何问题，那局域网内的设备怎样访问另一个局域网中的设备呢？
一个路由器可以配置两个 IP 地址：一个 WAN 口IP，一个 LAN 口IP（子网IP） 路由器 LAN 口毗连的主机，都附属当前这个路由器的子网中
差别路由器，子网IP实在都是一样的（通常是 192.168.1.1），子网内的主机 IP 地址不能重复，但是子网之间的 IP 地址可以重复
每一个家用路由器，又作为运营商路由器子网中的一个节点，如许的运营商路由器可能会有很多级，最外层的运营商路由器，WAN 口 IP 就是一个公网 IP 了
子网内的主机需要和外网举行通信时，路由器首先将 IP 首部中的 IP 地址举行替换（替换成 WAN 口 IP），如许逐级替换，最终数据包中的 IP 地址称为了一个公网IP，这种技术称为 NAT（Network Address Translation，网络地址替换）
如许，局域网内的主机就可以访问到局域网外的设备了
上述举行替换，就能够让一个 公网 IP 对应多台设备，从而达到节省 IP 地址的结果 局域网内的设备通过 NAT 访问外部信息，那返回数据时，该怎样找到这台设备呢？
路由器举行 NAT 时，会把这次通信的相关信息记载下来
此时，路由器通过查表，找到对应表项，就能把 目的 IP 还原成之前 局域网设备的 IP 了
若局域网的各个设备，访问的是差别的服务器
路由器就可以简朴的通过服务器 IP 地址来举行区分当前是哪次替换，之前是怎样替换的，就怎样替换回去 但是，若局域网内的多台设备，访问同一个服务器，此时又怎样找到对应的设备呢？
上述的表中，不但包罗 源IP 和 目的IP，还包罗 源端口 和 目的端口，路由器在举行查表时，不但会查源 IP 和 目的 IP，还会查源端口和目的端口
这时，NAT 就会修改传输层的报头（此时，路由器就不是一个纯粹工作在网络层的设备，也会涉及到传输层的内容）
但是，在大部门情况下，局域网中的差别设备，访问的是差别网址，此时就可以直接通过服务器IP区分
少数情况下，访问的是同一个服务器，此时可以加上端口号举行区分
极少数情况下，访问的是同一个服务器，且端口号相同，路由器就会自动映射成差别端口，从而举行区分
NAT 本质上也是提高 IP 的使用率，没有增长 IP 地址，而是让 IP 地址被复用
路由选择
路由选择，目的是在复杂的网络布局中，找出一条通往目的主机的门路
路由选择的过程，是 一跳一跳 的 “问路” 过程
所谓 一跳，是数据链路层中的一个区间，在以太网中指从源 MAC 地址到 目的 MAC 地址之间的帧传输区间
IP 数据包的传输过程与 问路 类似：
当 IP 数据包到达路由器时，路由器会先查看目的 IP
路由器决定这个数据包是能直接发送给目的主机，还是需要发送给下一个路由器
依次反复，一直到达目的IP地址 那么，怎样判定当前这个数据包该发送到哪里呢？
这需要依赖每个节点内部维护一个路由表，路由表是一张包罗网络路径的表格，资助路由器决定将数据包转发到哪个下一跳设备（即下一个路由器或目的地）
若路由表中有准确匹配目的地址的条目，路由器将根据该条目决定转发路径；
若没有准确匹配，路由器会找到最长的匹配前缀，以便选择最优路径
路由表可以由网络管理员手动维护（静态路由），也可以通过一些算法自动生成（动态路由），如 距离向量算法
