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接入互联网的计算机与接入电话网的电话相似，每台计算机或路由器都有一个由授权机构分配的号码，我们称它为IP地址。IP地址也是采用分层结构。IP地址由网络号与主机号两部分组成。其中，网络号用来标识一个逻辑网络，主机号用来标识网络中的一台主机。一台主机至少有一个IP地址，而且这个IP地址是全网唯一的，如果一台主机有两个或多个IP地址，则该主机属于两个或多个逻辑网络，一般用做路由器。
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在表示IP地址时，将32位二进制分为4个字节，每个字节转换成相应的十进制，字节之间用“.”来分隔。IP地址的这种表示法叫做“点分十进制表示法”。例如，有下面的IP地址：
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可以记为138.11.3.31，显然这就方便得多。
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IP地址采用分层结构。IP地址由网络号与主机号两部分组成，其中，网络号（net-id）用来标识一个逻辑网络，主机号（host-id）用来标识网络中的一台主机。网络号相同的主机可以直接互相访问，网络号不同的主机需通过路由器才可以互相访问。TCP/IP协议规定，根据网络规模的大小将IP地址分为5类（A、B、C、D、E），如下图所示。
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.A类地址：第一个字节用做网络号，且最高位为0，这样只有7位可以表示网络号，能够表示的网络号有27=128个。后三个字节用做网络中的主机编号，有24位可表示主机号，能够为224-2=16777214台主机编址。A类IP地址常用于大型的网络。
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.B类地址：前两个字节用做网络号，后两个字节用做主机号，且最高位为10，最大网络数为214=16382个，范围是：128.1.0.0—191.255.0.0。可以容纳的主机数为216-2=65534台。B类IP地址通常用于中等规模的网络。
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.C类地址：前三个字节用做网络号，最后一个字节用做主机号，且最高位为110，最大网络数为221=2097152个，范围是：191.0.1.0—223.255.255，可以容纳的主机数为28-2=254台主机。C类IP地址通常用于小型的网络。
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.D类地址：最高位为1110，是多播地址，主要是留给Internet体系结构委员会IAB（Internet Architecture Board）使用的。
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目前大量使用的IP地址仅是A至C类三种。不同类别的IP地址在使用上并没有等级之分，不能说A类IP地址比B或C类高级，也不能说在访问A类IP地址时比B或C类优先级高，只能说A类IP地址所在的网络是一个大型网络。
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虽然上面已经把一个网络划分为若干个子网，但路由器R1必须知道数据报中目的IP地址的网络号net-id、子网号subnet-id和主机号host-id各是多少位，这就需要通过子网掩码（Subnet Mask）来实现。
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子网掩码和IP地址一样，也是32位长，由一串1和跟随的一串0组成。子网掩码中的1对应于IP地址中的网络号net-id和子网号subnet-id，而子网掩码中的0对应于IP地址中的主机号host-id。要得到网络或子网地址，只需将IP地址和子网掩码进行按位"与"（AND）运算即可。下图说明了子网掩码的工作方式。
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上图（a）表示在未划分子网情况下，网络地址是IP地址与它默认的子网掩码（255.255.0.0）按位"与"运算的结果，即将主机号host-id设置为0的IP地址。上图(b)表示在划分子网情况下，当主机号借用8位作为子网号subnet-id，子网掩码中"1"的个数相应地增加8，即255.255.255.0。这时将子网掩码和IP地址按位"与"运算就得到了子网地址。这里要注意是：网络地址（在划分子网时常称为子网地址）并不仅仅是一个子网号subnet-id，而是将主机号host-id设置为0的IP地址。可以看出，子网掩码不能单独存在，它必须结合IP地址一起使用。
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与IP地址相同，子网掩码通常也使用点分十进制表示法表示，如255.255.255.0、255.255.255.240等。有时为了表示方便，通常在IP地址后加一个"/网络号和子网号位数"。例如，210.45.12.58/28就表示该IP地址的网络号net-id和子网号subnet-id共占用28位，主机号占用32-28=4位，如果用点分十进制表示法表示，则子网掩码是255.255.255.240（11111111.11111111.11111111.11110000）。
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使用子网掩码的好处是：不管网络是否划分子网，也不管IP地址中的网络号net-id和子网号subnet-id是多少位，只要将子网掩码和IP地址进行按位"与"运算，就可立即得出网络地址。这样在路由器处理到来的IP分组时就可采用同样的算法。
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如果一个网络不划分子网，那么该网络的子网掩码就使用默认子网掩码。默认子网掩码中值为1的位与IP地址的网络号net-id所占位正好相对应。因此默认子网掩码和不划分子网的IP地址按位"与"（AND）运算，就得出该IP地址的网络地址，这样做可以不用查找该地址的分类位就能知道这是哪一类的IP地址。显然，A类、B类和C类网络默认子网掩码分别是255.0.0.0(/8)、255.255.0.0(/16)、255.255.255.0(/24)，如下图所示。
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