網路架構大概論3－IP概念、分級與子網路遮罩

不同等級的保留位址

除了主機位址不可全為0或全為1的狀況之外，各個不同等級的網路位址，還有保留部分位址，挪作其它用途，這些IP有的無法指派給主機使用，有的則無法在公用的網際網路上傳送；這些無法在公用網路上傳送的位址，稱之為私有位址（private IP）。

另外還必須向讀者說明，部分保留位址是在Class制定時就已經預訂保留，部分則是制定Class之後才因實際需求而保留，詳細的保留位址範圍可參考RFC 5735與RFC 6598文件。

有時我們可以見到192.168.0.0/16這樣的標示法，「/」其後的數字代表從頭開始，有幾個位元為主機位址，譬如192.168.0.0/16就代表前16位元為網路位址，指的也就是192.168.0.0∼192.168.255.255這段網域。

「/」是從CIDR（classless inter-domain routing）開始才有的寫法，關於CIDR文後有較詳盡的解說。

Class A

在Class A之中，有4個網域無法使用，分別為0.0.0.0/8、10.0.0.0/8、100.64.0.0/10、127.0.0.0/8。0.0.0.0/8是個特殊的網路區段，這個位址表示所有、任何、預設的意思。如果在路由表的來源IP為只填入0.0.0.0，代表的就是無論資料封包從哪裡過來，一律套用此路由規則。

127.0.0.0/8，保留做為網路主機的內部迴圈之用，任何發送到127.0.0.1的資料封包，都將原封不動的傳回發送主機上，可用以偵測網路環境是否架設妥當。

10.0.0.0/8網路區段做為內部網路私有IP使用，這個範圍的IP不可在網際網路上使用，如果任何獲得此IP的主機，想要和網際網路上的電腦相互通訊時，則必須通過網路位址轉換（NAT、network address translation）機制，將私有IP轉換為合法的網際網路IP。由於10.0.0.0/8的私有IP不會在網際網路上出現，就可以在不同的網路下重複使用而不相互影響。

100.64.0.0/10這個網路範圍在2012年4月所公布的RFC 6598文件之中，才將它劃為內部私有IP使用，而且是專門給各地區ISP供應商所使用的CGN（carrier-grade NAT）技術，在IPv4/IPv6轉換期間提供過度解決方案。一般來說，NAT主要是家庭、學校、機關、公司自行所架設的私有網路與外界溝通的轉換機制，但是因為IPv4位址接近配發完畢，而IPv6又遲遲無法全面上線，加上老舊的網路設備不支援IPv6網路，所以產生了由ISP業者主導的大型NAT網路，在不同地區重複配發相同的IP區段位址，解決位址不夠用的燃眉之急。

Class A扣除掉這些無法被使用的位址，實際上可提供125（128-3）個網路系統，每個網路系統可提供16777214（16777216-2）個主機位址。其中100.0.0.0/8這個位址範圍中，因為少掉了100.64.0.0/10這個部分，所以可提供12582910（16777216-2-4194304）個主機位址。

▲D-Link的家用路由器預設私有IP位址為192.168.0.0/24

Class B

Class B將172.16.0.0/12切為內部網路私有I P之用，另外一方面，169.254.0.0/16這個網路範圍也座落在Class B之內，當新加入的電腦主機無法藉由DHCP（dynamic host configuration protocol）獲取相對應的IP設定時，會拿此範圍的IP自動套用。所以扣除以上部分之後，Class B網路可提供16367（16384-16-1）個網路，每個網路可提供65534（65536-2）個主機位址。

Class C

在Class C中，被保留的位址範圍稍微多了一點，分別有192.0.0.0/24、192.0.2.0/24、192.88.99.0/24、192.168.0.0/16、198.18.0.0/15、198.51.100.0/24、203.0.113.0/24。

192.168.0.0/16這個位址範圍相信大家都不陌生，在Class C位址之中做為私有IP使用，曾經買過家用路由器的讀者都會接觸到，從早期呆呆地只會拿192.168.0.0/24或是192.168.1.0/24範圍來使用，到現在逐漸延伸到192.168.10.0/24、192.168.50.0/24等比較高的位址範圍，避免區域網路中又有1個區域網路，造成IP打架的問題。如果讀者家中有多個相同品牌的路由器，請將IP位址區段分開，避免IP位衝突。

192.0.0.0/24特別保留給IETF（Internet engineering task force）組織使用，其中192.0.0.0/29範圍給DS-Lite（一種IPv4/IPv6的轉換技術）使用。192.88.99.0/24給IPv6轉IPv4中繼使用、198.18.0.0/15則保留做為網路測試之用，192.0.2.0/24、198.51.100.0/24、203.0.113.0/24則是分別做為教學測試之用。以上除了192.88.99.0/24可在公用網際網路出現之外，其餘的位址皆不可在網際網路上流通，Class A和Class B的保留位址也是如此。

Class C的可用位址東扣西扣下來，只剩下206379（2097152-1-1-1-256-512-1-1）個網路可使用（不包含IPv6 to IPv4 relay位址），每個網路可提供254（256-2）個主機位址。

▲發送端將同份資料複製之後傳送

▲發送端只發送1份資料，到達目的地之前才將檔案複製傳送

Class D、E

在最初的位址分類上，Class D和Class E就不是用來分配網路或主機的位址，而是拿來當作「用途」的IP位址，Class D被用作多點傳播（Multicast），而Class E目前未被指配為特定用途，還處於保留未知狀態。

絕大多數網路上的訊息傳遞，都是單點傳播（Unicast），在資料封包內填入來源位址與目的位址，相關資料只在2點之間傳遞。假設今天某A主機想要傳送1份相同的檔案（演唱會實況、里長廣播、網路電台、視訊會議、老師的螢幕廣播⋯⋯）給其它數台電腦，便需要將此份檔案複製成許多份傳送，如圖所示。

不過既然這些資料為「一式多份」，為何不要在到達目的地時再進行複製工作，這樣不就可以減少部分的網路流量負荷嗎？沒錯！多點傳播就是在做這些事情，Class D位址保留做為多點傳播用途，每個不同的位址有其自身所代表的群體或意義。

多點傳播協定也是活在第2層的網路層，但已經與IP協定略有不同，是個獨立的協定，在此不多加詳述，如果讀者有興趣，可由IGMP開始入門。