IP地址

概念

        IP地址，英文名为IP Address，是internet protocol address的缩写，译为互联网协议地址，又译为网际协议地址。它是IP协议（internet protocol ）提供的一种统一的地址格式，分配给使用IP协议的设备的数字标签。它为互联网上的每一个网络和每一台主机分配一个逻辑地址，以此来屏蔽物理地址的差异。更通俗的来说，IP地址给网上的每个通信设备分配了一个编号，每台联网的主机都需要有这个编号来通信。常见的IP地址分为IPv4与IPv6两大类，但是也有其他不常用的小分类。

表示

        通常所说的IP地址，是指IPv4。IP地址是一个32位的二进制数，例如：

00000000111111110000000011111111

通常被分割为4个8位二进制数，例如上面这个IP地址，可以分割为如下形式：

00000000    11111111     00000000     11111111

再使用十进制数来表示每个8位二进制数，十进制数之间使用点号分隔，IP地址最终表示成如下形式：

                                                                                          a.b.c.d

因为一个8位二进制数表示的范围00000000~11111111正好对应十进制数0~255，所以a、b、c和d都是0~255的十进制整数。例如上面IP地址，可以表示为0.255.0.255。

        我们看到IPv4由4段数字组成，每一段最大不超过255，它能表示的网址还是很有限的，各项资料显示，全球IPv4 位址在2011年全部分发完毕。IETF（互联网工程任务组，Internet Engineering Task Force）设计了用于替代IPv4的下一代IP协议，它就是IPv6（Internet Protocol Version 6），号称可以为全世界的每一粒沙子编上一个网址。IPv6地址是一个128位的二进制数，是IPv4地址长度的4倍。于是IPv4点分十进制格式不再适用，采用十六进制表示。将128b二进制数分割成8个16进制数。有3种表示方法。

（1）冒分十六进制表示法
格式为：

X:X:X:X:X:X:X:X

，其中每个X表示地址中的16b，以十六进制表示，例如：

ABCD:EF01:2345:6789:ABCD:EF01:2345:6789

这种表示法中，每个X的前导0是可以省略的，例如：

2001:0DB8:0000:0023:0008:0800:200C:417A→ 2001:DB8:0:23:8:800:200C:417A

（2）0位压缩表示法
　　在某些情况下，一个IPv6地址中间可能包含很长的一段0，可以把连续的一段0压缩为“::”。但为保证地址解析的唯一性，地址中”::”只能出现一次，例如：

　　FF01:0:0:0:0:0:0:1101 → FF01::1101
　　0:0:0:0:0:0:0:1 → ::1
　　0:0:0:0:0:0:0:0 → ::

（3）内嵌IPv4地址表示法
　　为了实现IPv4-IPv6互通，IPv4地址会嵌入IPv6地址中，此时地址常表示为：

X:X:X:X:X:X:d.d.d.d

，前96b采用冒分十六进制表示，而最后32b地址则使用IPv4的点分十进制表示，例如

::192.168.0.1与::FFFF:192.168.0.1

就是两个典型的例子，注意在前96b中，压缩0位的方法依旧适用 。

IPv4地址分类

网络号或网络地址（NetID）：用于识别主机所在的网络；

主机号或主机地址（HostID）：用于识别该网络中的主机；

        为了便于寻址以及层次化构造网络，每个IP地址包括两个标识码（ID），即网络ID和主机ID。同一个物理网络上的所有主机都使用同一个网络ID，网络上的一个主机（包括网络上工作站，服务器和路由器等）有一个主机ID与其对应。

私有地址：所谓的私有地址就是在互联网上不使用，而被用在局域网络中的地址。

如图：

有些IP地址有特殊用途，具体如下：

特殊地址

• 组播地址

        在IP地址空间中，有的IP地址不能为设备分配的，有的IP地址不能用在公网，有的IP地址只能在本机使用，诸如此类的特殊IP地址众多。注意它和广播的区别。从224.0.0.0到239.255.255.255都是这样的地址。224.0.0.1特指所有主机， 224.0.0.2特指所有路由器。这样的地址多用于一些特定的程序以及多媒体程序。如果你的主机开启了IRDP（Internet路由发现协议，使用组播功能）功能，那么你的主机路由表中应该有这样一条路由。

• 169.254.x.x

        如果你的主机使用了DHCP功能自动获得一个IP地址，那么当你的DHCP服务器发生故障，或响应时间太长而超出了一个系统规定的时间，Windows系统会为你分配这样一个地址。如果你发现你的主机IP地址是一个诸如此类的地址，很不幸，十有八九是你的网络不能正常运行了。

• 受限广播地址

        地址255.255.255.255用于定义整个互联网。如果设备想使IP数据报被整个Internet所接收，就发送这个目的地址全为1的广播包，但这样会给整个互联网带来灾难性的负担。因此网络上的所有路由器都阻止具有这种类型的分组被转发出去，使这样的广播仅限于本地网段。

• 直接广播地址

        一个网络中的最后一个地址为直接广播地址，也就是HostID全为1的地址。主机使用这种地址把一个IP数据报发送到本地网段的所有设备上，路由器会转发这种数据报到特定网络上的所有主机。

• 源IP地址

        地址0.0.0.0在IP数据报中只能用作源IP地址，这发生在当设备启动时但又不知道自己的IP地址情况下。在使用DHCP分配IP地址的网络环境中，这样的地址是很常见的。用户主机为了获得一个可用的IP地址，就给DHCP服务器发送IP分组，并用这样的地址作为源地址，目的地址为255.255.255.255（因为主机这时还不知道DHCP服务器的IP地址）。

• NetID为0的

        当某个主机向同一网段上的其他主机发送报文时就可以使用这样的地址，分组也不会被路由器转发。比如12.12.12.0/24这个网络中的一台主机12.12.12.2/24在与同一网络中的另一台主机12.12.12.8/24通信时，目的地址可以是0.0.0.8。

• 环回地址

        127网段的所有地址都称为环回地址，主要用来测试网络协议是否工作正常的作用。比如使用ping127.0.0.1就可以测试本地TCP/IP协议是否已正确安装。

• 专用地址

        IP地址空间中，有一些IP地址被定义为专用地址，这样的地址不能为Internet网络的设备分配，只能在企业内部使用，因此也称为私有地址。若要在Internet网上使用这样的地址，必须使用网络地址转换或者端口映射技术。

这些专有地址是：

10/8 地址范围：10.0.0.0到10.255.255.255 共有2的24次方个地址

172.16/12 地址范围：172.16.0.0至172.31.255.255 共有2的20次方个地址

192.168/16 地址范围：192.168.0.0至192.168.255.255 共有2的16次方个地址

网关地址

        网关（gateway）是一个网络连接到另一个网络的“关口”，网关地址实质上是一个网络通向其他网络的IP地址，主要用于不同网络间数据传输。网关在网段内的可用ip中选一个，一般选择是第一个或最后一个。

MAC地址

媒体访问控制（media access control，MAC）是物理地址、硬件地址，用来定义网络设备的位置。

最后

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