在後續會開始漫談雲端的部分，在使用雲端網絡設計和管理需要對IP地址進行嚴格控制，以確保資源的正確連接和通信。此時會需要使用CIRD(「無類別域間路由」(Classless Inter-Domain Routing)) 分配和路由IP地址。如果對這東西沒掌握度的話在GCP使用上沒配置好很容易遇到衝突問題，所以針對這個做個較透徹明確小記錄。

IPv4、IPv6

相信各位對於IP應該再熟悉不過了，不過對於它的格式定義，如果不是特別做網管的人或是會常遇到需要做IP配置的需求，大部分的AP工程師會忽略。所以稍微對於這部分做一個整理。

IPv4

IPv4 是目前最常見的網際網路協定，在IETF(Internet Engineering Task Force)於1981年9月發布的 RFC 791 中被描述最初的目的是讓全球的電腦彼此連接。

它的地址由32位二進位數字組成，通常被分為4個「八位元組」或「位元組」，每個位元組由一個點分開，而每個位元組可以表示為0到255之間的數字。所以，IPv4地址的格式是：X.X.X.X，其中每個X都是0到255之間的數字。例如：192.149.252.76 (如下圖)。

RFC 791 由 美國國防部的 ARPANET 計劃制定，目的是讓不同的電腦網路之間可以互相溝通。

Internet Assigned Numbers Authority（IANA，網際網路數字分配局）是負責管理全球網際網路資源的機構。IANA 的主要職責包括：

1. IP位址分配：負責全球IP位址的分配，特別是IPv4和IPv6位址，並將這些位址空間分配給各區域的註冊機構（RIRs），如亞太地區網際網路註冊機構（APNIC）等。
2. 域名系統（DNS）管理：IANA負責管理DNS的根域，包括根域名伺服器的維護，並確保網域名稱與IP位址的對應。
3. 協定編號管理：IANA負責維護和管理各種網際網路協定中的數值標識符，如端口號（Port Numbers）、協定號碼（Protocol Numbers）等，確保不同協定和應用程序可以正確地運行。

IPv6

上述提到，IPv4 用 32 位 來表示一個地址（像 192.168.1.1），最多可以支持約 43 億個 IP 地址。最初，這個數量看起來很大，因為當時的網路還沒有普及。

隨著網路和設備越來越多，尤其是像手機、物聯網設備的出現，IPv4 的地址已經漸漸不足。到了 1990 年代，就開始出現所謂的「IPv4 地址枯竭」問題，全球唯一的 IP 地址池(IANA)也快要用光了。為了解決這個問題，技術人員開始研發下一代的網路協定，也就是 IPv6。

IPv6地址由128位二進位數字組成，通常被分為8組，每組是4個十六進位數字，組與組之間由冒號分開。這意味著每一組可以表示為0000到FFFF之間的數字。所以，IPv6地址的格式是：X:X:X:X:X:X:X:X，其中每個X都是0000到FFFF之間的數字。例如：3ffe:1900:fe21:4545:: (當 IPv6 地址裡有連續的「0」組，可以用 :: 來省略不寫)。

SubMask(位址遮罩)

IP 配置通常都會有一個與之對應的位址遮罩，用於識別 IP 地址中的網路部分和主機部分。位址遮罩和 IP 地址一起使用，可以更有效地路由數據到正確的設備或目的地。

IP 地址的結構

一個 IP 地址包含兩個主要組成部分：網路地址和主機地址。

1. 網路部分：標識 IP 地址所屬的網路。
2. 主機部分：標識網路中的具體設備（例如電腦、手機）。

位址遮罩是用來區分這兩個部分的，通過將 IP 地址中的某些位指定為網路地址，其餘的位作為主機地址。這樣，路由器或網路設備可以知道某個 IP 地址屬於哪個網路，以及這個網路中的哪台主機。

SubMask 的範例

假設我們有一個 IP 地址：192.168.1.5，並且它的位址遮罩是 255.255.255.0。

• 網路地址是：192.168.1，表示該 IP 地址所屬的網路。
• 主機地址是：.5，表示該網路中的某台具體設備。

位址遮罩 255.255.255.0 指示前 24 位（前三組數字）是網路地址，最後 8 位（第四組數字）是主機地址。

二進位表示

為了更清楚，將位址遮罩 255.255.255.0 轉換為二進位：

• 255 轉換為二進位是：11111111
• 所以，整個位址遮罩是：11111111.11111111.11111111.00000000

這表明前 24 位都是「網路部分」，而最後 8 位是「主機部分」。

IPv4 的位址遮罩

IPv4 使用具體的 子網遮罩，如上述提到的 255.255.255.0。用來定義子網的大小。子網遮罩告訴你哪些位是網路部分（以 1 表示），哪些位是主機部分（以 0 表示）。

IPv6 的位址遮罩

IPv6 地址比較長，因此一般只用一個 / 後面的數字來表示子網範圍，而不使用具體的位址遮罩。
例如，2001:db8::/64 表示該網路的前 64 位是固定的網路位(後續會提到CIDR)，剩下的部分是主機地址。

IPv4 和 IPv6 確實是 地址格式的規範，定義了如何表示和使用 IP 地址。而 SubMask（位址遮罩）則是與這些地址格式搭配使用的，用於網路中的實際應用，如劃分子網和區分網路部分與主機部分。

CIDR表示格式

CIDR（無類別域間路由，Classless Inter-Domain Routing）用於表示 IP 地址和位址遮罩的一種方式，可以使 IP 地址的分配更為靈活，更好地適應實際需求。簡單來說他是一個IP分配的表示，會表示一個子網區域的分配。可以讓你快速地了解網路中有多少可用的 IP 地址。

格式解說

假設你的 IP 地址是 36.225.74.34，你的位址遮罩就會決定你的 CIDR 記號。例如：

• 如果你的位址遮罩是 255.255.255.0，則你的 CIDR 表示法為 36.225.74.0/24。
• 如果你的位址遮罩是 255.255.255.128，則你的 CIDR 表示法為 36.225.74.0/25。

"/24" 表示的是位址遮罩中的 "1" 的數量，表示前 24 位是網路地址的一部分，最後的 8 位是主機地址的一部分。在主機地址部分就是你的子網域範圍，而你有8bit可以配置，範圍包含了從 "36.225.74.0" 到 "36.225.74.255" 之間的所有 IP 地址，總共有 256 個 IP 地址。

須注意的是，在這 256 個地址中，"36.225.74.0" 通常被用作網路地址，而 "36.225.74.255" 通常被用作廣播地址，這兩個地址通常不會分配給主機。因此，實際可用的 IP 地址將是 "36.225.74.1" 到 "36.225.74.254"。

網路地址（Network Address）：這是用於標識特定子網的地址。它是該子網中的第一個地址，用於在網路中路由和描述網路的位置。網路地址通常不會分配給任何特定的主機作為其 IP 地址。

廣播地址（Broadcast Address）：這是子網中的最後一個地址，用於向該子網中的所有設備發送信息。當一個訊息被發送到廣播地址時，該訊息將被傳送到該子網的所有主機。同樣的，廣播地址也不會分配給任何特定的主機作為其 IP 地址。

以此類推"/25”意味著位址遮罩中有25個1，你的 IP 範圍（IP Range）或者說是子網（Subnet）將會是 "36.225.74.0" 到 "36.225.74.127"。換句話說，這個子網包含了從 "36.225.74.0" 到 "36.225.74.127" 之間的所有 IP 地址，總共有 128 個 IP 地址。

每個子網的大小必須是 2 的 n 次方，而且範圍必須從某個特定的數字開始。

不同子網區段配置

接下來我們做個小練習，將 36.225.74.0 到 36.225.74.255 的地址範圍劃分為兩個不同的子網，具體如下：

第一種劃分方式

1. 子網一: 36.225.74.0 到 36.225.74.127
2. 子網二: 36.225.74.128 到 36.225.74.255

CIDR 表示法如下:

• 子網一: 36.225.74.0/25

  • 範圍: 36.225.74.0 到 36.225.74.127
  • 網路地址: 36.225.74.0
  • 廣播地址: 36.225.74.127
  • 可用 IP 地址範圍: 36.225.74.1 到 36.225.74.126

• 子網二: 36.225.74.128/25

  • 範圍: 36.225.74.128 到 36.225.74.255
  • 網路地址: 36.225.74.128
  • 廣播地址: 36.225.74.255
  • 可用 IP 地址範圍: 36.225.74.129 到 36.225.74.254

這樣可以將 36.225.74.0 到 36.225.74.255 的地址空間劃分為兩個相等大小的子網，每個子網擁有 128 個 IP 地址。

第二種劃分方式

1. 子網一: 36.225.74.0 到 36.225.74.63
2. 子網二: 36.225.74.64 到 36.225.74.255

由於 36.225.74.64 到 36.225.74.255 的範圍無法直接表示為一個子網(要遵守2的n次方)，因此需要再進一步拆分：

CIDR 表示法如下:

• 子網一: 36.225.74.0/26

  • 範圍: 36.225.74.0 到 36.225.74.63
  • 網路地址: 36.225.74.0
  • 廣播地址: 36.225.74.63
  • 可用 IP 地址範圍: 36.225.74.1 到 36.225.74.62

• 子網二:

  這個範圍需要再劃分為兩個子網：

  • 子網二-1: 36.225.74.64/26

    • 範圍: 36.225.74.64 到 36.225.74.127
    • 網路地址: 36.225.74.64
    • 廣播地址: 36.225.74.127
    • 可用 IP 地址範圍: 36.225.74.65 到 36.225.74.126

  • 子網二-2: 36.225.74.128/25

    • 範圍: 36.225.74.128 到 36.225.74.255
    • 網路地址: 36.225.74.128
    • 廣播地址: 36.225.74.255
    • 可用 IP 地址範圍: 36.225.74.129 到 36.225.74.254