什么是IP地址？

原创史蒂芬妮万象经验

网络上的每台机器都有唯一的标识符。计算机使用惟一标识符将数据发送到网络上的特定计算机，这与在邮件中发送信件的地址相同。今天的大多数网络，包括Internet上的所有计算机，都使用TCP/IP协议作为网络上通信的标准。在TCP/IP协议中，计算机的唯一标识符称为IP地址。

IP地址有两个标准：IP版本4 (IPv4)和IP版本6 (IPv6)。所有有IP地址的计算机都有IPv4地址，许多计算机也开始使用新的IPv6地址系统。以下是这两种地址类型的含义：

IPv4使用32个二进制位在网络上创建单个唯一地址。IPv4地址由四个数字表示，用点分隔。每个数字都是十进制(以10为基底)表示的八位二进制(以2为基底)数字，例如：216.27.61.137。
IPv6使用128个二进制位在网络上创建一个唯一地址。IPv6地址由八组十六进制（以16为基数）数字表示，这些数字由冒号分隔，如2001:cdba:0000:0000:0000:0000:0000:3257:9652所示。为了节省空间，通常省略包含所有零的数字组，留下冒号分隔符来标记空白(如2001:cdba::3257:9652)。

在IPv4地址出现之初，互联网还没有像今天这样引起商业轰动，大多数网络都是私有的，并且与世界上其他网络隔绝。当互联网爆发式增长，只有32位来识别一个独特的互联网地址感觉有点不够用，这让人们担心我们的IP地址会用完。在IPv4下，有232种可能的组合，提供了将近43亿个唯一地址。IPv6将其提升到2128个可能的组合。

你的电脑如何得到它的IP地址？IP地址可以是动态的，也可以是静态的。静态地址是通过编辑计算机的网络设置来配置自己的地址。这种类型的地址很少见，如果在不了解TCP/IP的情况下使用它，可能会造成网络问题。动态地址是最常见的。它们由运行在网络上的服务动态主机配置协议(DHCP)分配。DHCP通常运行在网络硬件上，如路由器或专用的DHCP服务器。

动态IP地址是使用租赁系统发出的，这意味着IP地址只在有限的时间内有效。如果租约到期，计算机将自动请求新的租约。有时，这意味着计算机也将获得一个新的IP地址，特别是在计算机在租约之间断开网络连接的情况下。这个过程通常对用户是透明的，除非计算机警告网络上的IP地址冲突(两台具有相同IP地址的计算机)。地址冲突很少见，而今天的技术通常会自动修复问题。

IP类

在前面，您了解到IPv4地址表示四个8位二进制数字。这意味着每个数字可以是二进制的00000000到11111111，或者十进制的0到255(以10为基数)。换句话说，可以从0.0.0.0到255.255.255.255。但是，这个范围内的一些数字是为TCP/IP网络上的特定目的保留的。这些保留由TCP/IP寻址权威机构Internet Assigned Numbers authority (IANA)识别。四项具体保留包括：

0.0.0.0——这表示默认网络，这是连接到TCP/IP网络的抽象概念。
255.255.255.255——此地址是为网络广播或应发送到网络上所有计算机的消息保留的。
127.0.0.1——这被称为环回地址，即您的计算机识别自身的方式，不管它是否有分配的IP地址。
169.254.0.1到169.254.255.254——这是计算机从DHCP服务器获取地址失败时自动分配的专用IP地址（APIPA）范围。

其他IP地址保留用于子网类。子网是通过路由器连接到较大网络的较小计算机网络。子网可以有自己的地址系统，因此同一子网中的计算机可以快速通信，而无需通过更大的网络发送数据。以下是预留给子网的IP地址：

10.0.0.0到10.255.255.255——这属于1.0.0.0到127.0.0.0的A类地址范围，其中第一位为0。
172.16.0.0至172.31.255.255——这属于128.0.0.0至191.255.0.0的B类地址范围，其中前两位为10。
192.168.0.0到192.168.255.255——这属于192.0.0.0到223.255.255.0的C类范围，其中前三位是110。
多播（以前称为D类）——地址的前四位是1110，地址范围是224.0.0.0到239.255.255.255。
预留作日后/实验用途(以前称为E类)——地址240.0.0.0至254.255.255.254。

前三个（在类A、B和C中）是最常用于创建子网的。稍后，我们将看到子网如何使用这些地址。IANA概述了Internet工程任务组（IETF）文档RFC5771中多播地址的具体用途。但是，自从1989年在其RFC1112文件中保留了该块之后，它还没有为E类地址指定用途或未来计划。在ipv6之前，互联网上充满了关于IANA是否应该发布E类以供一般使用的争论。

互联网地址和子网

以下是在ISP连接和计算机之间使用路由器（无线或有线）时，您在家中计算机上可能拥有的子网IP地址的示例：

IP地址：192.168.1.102
子网掩码：255.255.255.0
为网络标识保留24位（3个八位字节）
为节点保留八位（一个八位字节）
基于子网掩码的子网标识（第一个地址）：192.168.1.0
子网的保留广播地址（最后一个地址）：192.168.1.255
同一网络上的地址示例：192.168.1.1、192.168.1.103
示例地址不在同一网络上：192.168.2.1、192.168.2.103

除了保留IP地址外，IANA还负责将IP地址块分配给某些实体，通常是商业或政府组织。您的Internet服务提供商（ISP）可能是这些实体中的一个，也可能是这些实体控制下更大的块的一部分。为了让您连接到Internet，您的ISP将为您分配一个地址。您可以在这里看到完整的IANA分配和IPv4地址保留列表。

如果只将一台计算机连接到Internet，则该计算机可以使用ISP提供的地址。然而，今天许多家庭使用路由器在多台计算机之间共享一个因特网连接。无线路由器近年来特别流行，避免了在房间之间铺设网络电缆的需要。

如果使用路由器共享Internet连接，路由器将直接从ISP获得IP地址。然后，它为连接到该路由器的所有计算机创建和管理子网。如果您的计算机地址属于前面列出的保留子网范围之一，您将通过路由器而不是直接连接到Internet。

子网上的IP地址有两部分：网络和节点。网络部分标识子网本身。节点，也称为主机，是连接到网络并需要唯一地址的单个计算机设备。每台计算机都知道如何使用子网掩码将IP地址的两部分分开。子网掩码看起来有点像IP地址，但实际上它只是一个过滤器，用于确定IP地址的哪一部分指定了网络和节点。

子网掩码由一系列1位和一系列0位组成。1位表示应该屏蔽IP地址中的网络位，只显示标识该网络上唯一节点的那些位。在IPv4标准中，最常用的子网掩码具有完整的1和0的八位元，如下所示:

255.0.0.0.0=11111111.00000000.00000000.00000000=8位用于网络，24位用于节点
255.255.0.0=11111111.11111111.00000000.00000000=16位用于网络，16位用于节点
255.255.255.0=11111111.11111111.11111111.00000000=24位用于网络，8位用于节点。

建立大型网络的人员根据所需子网或节点的数量确定哪个子网掩码最有效。对于更多的子网，使用更多的位作为网络；对于每个子网的更多节点，使用更多的位作为节点。这可能意味着使用非标准的遮罩值。例如，如果要对网络使用10位，对节点使用22位，则子网掩码值将需要在第二个八位字节中使用11000000，从而导致子网掩码值为255.192.0.0。

关于子网中的IP地址，需要注意的另一个重要事项是保留第一个和最后一个地址。第一个地址标识子网本身，最后一个地址标识该子网上系统的广播地址。

将计算机添加到网络时，该计算机使用四步过程从DHCP获取IP地址：

发现——计算机在网络上发送广播消息，希望发现一个DHCP服务提供商。
提供——每个DHCP提供程序都会听到消息，识别计算机的唯一硬件地址，并向该计算机发回一条消息，提供其服务。
请求—计算机从提供的服务中选择一个DHCP提供程序，然后向该提供程序发送请求IP地址分配的请求。
确认——目标DHCP提供程序确认请求，并向计算机发出一个IP地址，该地址与网络上当前活动的任何其他IP地址都不匹配。

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