一、五类，五个前缀

第一段的数字范围和首位模式是一一对应的：

第二列和第三列是同一件事的两种写法：「0 开头」意味着第一段小于 128，所以是 0 到 127； 「10 开头」意味着第一段在 128 到 191 之间。 所以「看第一段数字就能分类」不是巧合，是二进制前缀的直接结果。 这种设计在 1981 年是有道理的：路由器收到一个地址，只要看最高几位就能判断「网络部分多长」， 不用查表、不用配置。 在那个「内存以 KB 计」的年代，这是实打实的性能。

二、五类各占多少

按首位模式切，32 位空间被分得很整齐：

加起来正好 100%：因为首位模式是「前缀码」： 0、10、110、1110、1111 这五个前缀刚好把所有可能的情况分完。 这个性质在编码里叫「前缀码无歧义」，和「哈夫曼编码不会混淆」是同一个道理。 所以「分类地址切得干净」是真的：它没有重叠、没有空隙。 问题只在于「切的比例不合适」—— 一半给了 A 类（128 个网段），八分之一给了 C 类（两百多万个网段）。 这个比例反映的是 1981 年的想象：「世界上只会有一百多个大网络」。

三、A 类为什么从 1 开始

0 和 127 这两段被单独留了出来：

第一行那个「本网络」是个特殊含义：0.0.0.0 表示「不知道自己的地址」， 所以 DHCP 请求的源地址就是 0.0.0.0。 而「0.0.0.0/8 里的某个地址」在早期表示「这个网络上的某台主机」，现在几乎不用了。 第二行是回环：127.0.0.1 就是「我自己」， 整个 127/8 都指向本机，所以它不消耗任何网络资源。 这也是「为什么本机服务用 127.0.0.1 访问最快」的原因——数据根本没出网卡。 所以 A 类实际能分的是 126 个：128 减掉 0 和 127 这两段。 算地址总量时用 126 还是 128，会差出 1.6%。 这个差别在「说清楚口径」时很重要，写笔记时别把两个数混着用。

四、动手 Demo：五类地址，看头几个比特就知道

先看五类的首位模式与范围，再算各类实际能分多少地址。 注意 A 类只有 126 个网段能分，0 和 127 被留用了。

blocks = [('A 类', 126, 2 ** 24), ('B 类', 16384, 2 ** 16),
          ('C 类', 2097152, 2 ** 8)]
total = 0
for name, cnt, size in blocks:
    n = cnt * size
    total += n
    print('%-5s %8d 个网 x %8d = %.3e' % (name, cnt, size, n))
print('合计 %.3e，占 %.1f%%' % (total, 100.0 * total / 2 ** 32))

实跑输出：

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五类地址，看头几个比特就知道
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**分类地址的关键在「首位模式」：不用掩码，看开头就知道是哪一类。**
**这是 1981 年的设计，那时候「查表」比「算」贵。**

  类别          首位模式     第一段范围         默认掩码
  -------------------------------------------------------
  **A**         **0**        **1 到 126**       **/8**
  **B**         **10**       **128 到 191**     **/16**
  **C**         **110**      **192 到 223**     **/24**
  D（多播）     1110         224 到 239         —
  E（保留）     1111         240 到 255         —

**第二列是「模式」，第三列是「范围的十进制写法」**：
**两者是一回事——0 开头就是 0 到 127，10 开头就是 128 到 191。**
**所以「看第一段数字就能分类」这件事，是二进制前缀的直接结果。**

**注意 A 类是从 1 开始的**：**0.0.0.0/8 被留作「本网络」，127/8 被留作回环**，
**所以 A 类实际能用的是 1 到 126 共 126 个网络。**

**算一下各类实际能分的地址总量**：
**A 类：126 个网乘 16777216，得 2.114e+09 个地址**
**B 类：16384 个网乘 65536，得 1.074e+09 个地址**
**C 类：2097152 个网乘 256，得 5.369e+08 个地址**
**三者相加 3.725e+09，占 2 的 32 次方的 86.7%**
**如果按「一个网都不浪费」算，三类正好覆盖 87.5%**，**差掉的那 0.8% 就是 0/8 和 127/8 这两段。**
**所以分类地址的问题不是「算错」，是「切得太粗」**——
**A 类一个网段 1677 万个地址，谁拿了都用不完。**

86.7% 和 87.5% 这两个数要分清： 87.5% 是「A、B、C 三类理论上占的空间」（1/2 加 1/4 加 1/8）； 86.7% 是「扣掉 0/8 和 127/8 之后实际能分的」。差的那 0.8% 就是这两段。 写文档时用哪个数，取决于「你说的是理论还是实际」。 「首位模式」这套设计有个现代版的继承者：IPv6 的格式前缀。 2000::/3 是全局单播、fe80::/10 是链路本地、fc00::/7 是唯一本地—— 思路完全一样：看开头几位就知道「这地址干什么用的」。 区别是 IPv6 的前缀可以很长，不必挤在「首位」那么几个比特里。 最后说一个「分类地址还在用的地方」：很多系统的「地址类型判断」还是按老规矩写的， 比如「10 开头是内网」「192.168 开头是内网」。 这些判断在 CIDR 时代其实不严谨（10.0.0.0/8 只是个前缀）， 但因为「私有段恰好是按类别挑的」，所以一直没出事。

30 秒实验

1. 算一下：126 个 A 类网段一共覆盖多少地址？占 2 的 32 次方多少？
2. 想一下：为什么 127/8 整段都指向本机？
3. 想一下：首位模式为什么能做到「无歧义」？

常见误区

1. 以为「A 类有 256 个网段」。 只有 128 个 /8，能分的是 126 个。
2. 以为「分类是软件规定的」。 是首位模式的数学结果，看第一段数字就能判断。
3. 以为「分类地址完全没用了」。 现代地址分类判断还按它写， IPv6 的前缀设计也继承了同一思路。

下一节看广播地址：主机位全 1 的那个特殊值。

• ☐ （本节完，下一节 4.3.4 广播地址）

相关笔记

• 广播地址
• IP地址由网络和主机两部分标识组成
• 📚 图解TCP／IP · 索引