开课啦！评选好学生！工控网络基础入门篇之IP地址
随着技术的发展，IT、OT与IoT不断融合，融合初期可以理解为从专有系统和IT专业人员与OT专业人员完全分离的状态转变为在生产车间使用的科技技术，实现IT与OT小组的合作。随着时代和技术的发展，越来越多的物连接在一起，IT与OT融合不断展露出新的形式，同时对IT和OT人员也不断提出全新的挑战。
我们作为工控技术人员，一面在庆幸物物互联不断打破信息孤岛、实现更卓越性能的同时，也不断被排山倒海的IT技术巨浪洗脑。我们一边高兴于技术的进步、工作的新成绩，一边懵懵懂懂的使用、辨别、分享、交流着各类似懂非懂的IT知识。
我们并非学IT的，网络知识欠缺很正常，但是，挡不住我们爱学习，爱进步啊！咱工控人最不缺的就是学习精神！从今天起，《剑指工控》将开辟新的栏目《工控网络基础入门篇》，坚决从最基础的网络知识梳理起，和大家一起一点点把咱们平时会用到的网络知识都学会。
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我想这是困住很多工控人的第一个问题，但又是大家经常接触的。
IP，准确的说是 IP 地址，解释过来就是 Internet Protocol Address，Internet 协议地址。你可以把它假想成各家各户的门牌号，你要找一个地址，最靠谱的方法就是知道准确的门牌号。
IP 地址又分为公网地址和内网地址两种，这个怎么理解呢? 你可以认为长安街 1 号这种地址是公网地址，因为通过所有人都可以走的公共道路，人人都可以到达这里。而长安街 1 号里面，“2 号楼 3F302” 这个地址就是内网地址了，因为那是别人的私有领地，你可以通过长安街到他家门口，但未必可以进入这个私有领地。但私有领地的人却完全可以走出来访问公共道路上的任何其他地址，就像你可以从你家的路由后面访问微博一样，但他们也同样不能直接进入别人的私有领地。
实用点说的话，你通过 ADSL 拨号，光纤猫接入，这些方法分配到的 IP 可能是公网 IP，直接接在电脑上，别人通过这个 IP 可以访问到你的电脑了。但是一般你都会在猫后面接个路由，然后分配出一些类似 192.168.1.XXX 的地址，你的电脑上往往是通过这些地址接入互联网的，这些都是内网 IP，隔着路由别人是无法直接访问到你的电脑的，因为这个内网地址对外面的人来说根本不可见。
内网地址的范围是有规范的，而公网地址绝对不能使用这些地址，范围如下:
1. 10.0.0.0/8 –10.0.0.0∼10.255.255.255
2. 172.16.0.0/12 –172.16.0.0∼172.31.255.255
3. 192.168.0.0/16 –192.168.0.0∼192.168.255.255
4. 100.64.0.0/10 – 100.64.0.0 ∼100.127.255.255
上面的表格中，右边的表示也许比较直观，而左边用的掩码表示方法看起来有点费解，但这却是实际网络应用中最常用的格式。首先我们要知道，一个 IP 地址是计算机中的一个 32 位的 2 进制数，分成 4段，每段 8 位，所以你看到 IP 地址每段的最大值是 255，但实际上 255 是用于表示广播地址不会分配给任何主机的，而 0 是用于表示整个网络号的，也不会分配给主机，所以一般你路由能分配的 IP 最后一段肯定是 1∼254。
图 IPV4 的 IP 地址有 32 位
图 IP 地址包含网络号和主机号
一个 IP 地址看起来是 4 段，其实是两个部分，分别是网络号和主机号，按网络号范围的不同，IP 地址分为 ABCDE 5 类，DE 类为特殊地址类我们不考虑，现在看看 A 类地址是怎么定义的:
A 类地址的网络号由一段 (8 位) 数字表示，网络地址最高位必须是 0，所以 A 类地址有 2^7 − 2(126) 个网段; 剩下的 3 段 (24 位) 表示主机号，每个网段有 2^24 − 2(16777214)。类似的可以知道B 类和 C 类地址的计算方法。
大概知道了 IP 的格式和分类，掩码表示法要怎么理解呢? 我们看一下 “172.16.0.0/12” 的解释过程
1. 我们说了 0 表示网络号，准确的说应该是 0 提示网络号，前面的 172.16 就是网络号，这段是固定的值
2. 最后的 12 表示采用的是 12 位掩码。这个掩码是什么意思?
3. 12 位掩码表示 IP 地址的高 12 位和 1 进行与 (AND) 操作 (也就是不变)，剩下低 20 位的空间和 0 进行与操作，清空出来分配 IP。
4. 也就是说，从 172.16.0.0 开始，分配 2^20 个 IP 地址，算一下你就知道刚好到了 172.31.255.255
5. 我们说了 0 和 255 分别表示网络号和广播地址，是不能分配给具体设备的，所以实际可用范围是两者中间的值。
以上是关于 IPV4 体系下的 IP 地址的介绍，也是我们现在基本都在用的体系。但是你可能也看到了，IPV4 体系下 IP 地址的范围非常有限 (理论值也就是 30 多亿)，加上一些大型企业和机构占用大量地址，全球的 IPV4 地址其实已经分配完毕 (不一定全部被使用了，但已经被分配完毕了)。
