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前言
面试官：给你出一道算法题，一个字符串，请判断是否符合IPv4的一个格式？
Ps：你以为真的是考你算法题吗？当然不是，是考你对IPv4格式的一个理解！
1、IP地址
Ps：本章，凡是提到IP协议，没有特殊说明，默认是指IPv4。
1.1、什么是IP地址
IP地址是互联网协议地址，IP协议提供的一种统一的地址格式，为互联网上每一个网络和每一台主机分配一个逻辑地址，来屏蔽物理地址的差异。
1.2、IP地址的格式
IP地址是一个32位的二进制数字（可以表示42亿9千万个），通常使用”.”号分割成4个“8位二进制数”（4个字节），例如：01100100.00000100.00000101.00000110；
一般使用“点分十进制”的方式来表示，即a.b.c.d的形式（a、b、c、d都是0~255之间的十进制整数），例如127.0.0.1。
1.2.1、32位二进制数表示IP地址，够用吗？
在当今网络如此发达的时代当然是不够用的，但是也有相应的解决办法，如下两种办法：
- 动态分配IP地址：使用动态分配协议（DHCP）动态分配内存地址。
- NAT：将IP分成了 外网IP 和 内网IP ，只要求 外网IP 不能重复，内网IP 在不同的局域网中是允许重复的（可以用一个外网IP代表一大波内网设备）。
内网IP 和 外网IP 是什么样的？（除了以下格式的内网IP，其他的格式都是外网IP）
Ps：当前网络的现状——动态分配 + NAT。
1.3、IP地址的组成
IP地址分为两个部分，如下：
- 网络号：用来标识网段（局域网的身份标识），两个相连的局域网有不同的身份标识。
- 主机号：用来标识主机，同一个局域网中，主机之间的网络号是相同的，主机号一定不同。
1.4、为什么会出现IPv6
IPv4的地址不够用啊~
对比以下数据：
- IPv4：4个字节，32位来表示IP地址。
- IPv6：16个字节，128位表示IP地址。
扩大的数量大概是IPv4的42亿 * 42亿 * 42亿 * 42亿……所以可以说IPv6彻底解决了IPv4地址不够用的问题。
1.4.1、为什么IPv6还没有大量普及呢？
IPv6以及提出很多年了，当前网络现状仍然是NAT + 动态分配，为什么 IPv6 没有大量普及呢？因为 IPv6 和 IPv4 不兼容！
比如现在有一个IPv4的路由器，但是这个路由器已经用来很多年了，想要升级换设备就要花钱！不过相对来说，国内IPv6普及的还是挺好的，70%的宽带已经支持了（但基本都是未开启状态，没开启就意味着还是IPv4的方式来访问）。
1.5、子网掩码
子网掩码 划分出了从哪里到那里是一个 网络号。我们知道IP地址是32位的，特别的，子网掩码格式的IP地址的32位中 左半边是1， 右半边是0（不会01混合），左半边有多少个1就表示IP地址左侧的多少位是网络号。（把子网掩码和IP地址进行按位与运算，得到的结果就是网络号）
1.6、特殊的IP地址
如果一个 IP 地址，主机号为0，此时这个 IP 就表示网络号。192.168.0.0 ，代表当前局域网。
如果一个 IP 地址，主机号为1，此时这个 IP 就表示这个局域网的 “网关”。192.168.0.1，表示局域网的网关（网关的角色一般就是路由器，把守着当前局域网和其他局域网之间的出入口），通常是路由器的 IP。
如果一个 IP 地址，主机号全为 1（八个二进制位全为1），此时这个 IP 表示广播 IP。
127.*开头，都是 “回环IP”，典型的就是127.0.0.1；
2、路由选择
路由选择是“启发式”的过程类似于“问路”（就像地图导航一样，能够在两点之间规划一个路线）。
2.1、工作流程
a）网络数据包到达路由器的时候，路由器自身就有一个“路由表”数据结构（路由表就是这个路由器认识的路）；
一个路由器无法认识到网络的全貌，但是可以认识附近的一部分。
b）如果过当前的目的 IP 路由器认识，就会给出一个明确的路线；
如果当前的目的 IP 路由器不认识，路由器就会把数据包转发给一个“更见多识广”的路由器。
c）也有可能问了一大圈最后没有找到目的地，例如 IP 地址不存在（或者不可达）。
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