IP地址Internet Protocol Address是指互联网协议地址，又译为网际协议地址。IP地址是IP协议提供的一种统一的地址格式，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。
IP地址就像是我们的家庭住址一样，如果你要写信给一个人，你就要知道他（她）的地址，这样邮递员才能把信送到。计算机发送信息就好比是邮递员，它必须知道唯一的“家庭地址”才能不至于把信送错人家。只不过我们的地址是用文字来表示的，计算机的地址用二进制数字表示。

IPv4地址

IPv4地址由四个字节即32位组成，但实际中一般书写成点分十进制格式，即一个字节为一组，每组有效范围0~255，组间用.号进行连接。一般情况下IPv4地址首字节不能为0，即合法有效的最小IPv4地址是1.0.0.0。IPv4地址包含网络号和主机号两个部分，网络号表示其属于哪一个具体网络，主机号表示其属于该网络中的哪一台主机。在同一个硬件能够互联互通的网络环境下，网络号相同时一般可以认为属于同一个网络。

子网掩码

仅单纯给定一个IPv4地址时，是无法得知网络号或主机号的。如果要知道网络号或主机号，必须要结合子网掩码运算才行。子网掩码通常有两种常见表示方法：一是网络号在IP地址中所占的位数，例如192.161.147.73/12；二是将网络号所在位全部置为1，主机号所在位全部置为0，并转换点分十进制表示，例如192.161.147.73/255.240.0.0。二者含义完全一样，都表如下的网络号和主机号：

$$ \begin{matrix} \underbrace{ 11000000.1010 } \\ 网络号 \end{matrix} \begin{matrix} \underbrace{ 0001.10010011.01001001 } \\ 主机号 \end{matrix} $$

其网络号部分为11000000.1010(即192.160.0.0)，主机号部分为0001.10010011.01001001(即0.1.147.73)。

注意：
①主机号全为0时有特殊用途，用于表示该网络的完整网络号，不能分配给主机使用。
②主机号全为1时有特殊用途，用于表示该网络的广播地址，不能分配给主机使用。
③网络号不能全为0，因为此时完整网络号将变成0.0.0.0，该地址有其它特殊用途。

地址分类

地址类别地址范围二进制表示默认掩码
A类1.0.0.0 到 127.255.255.2550xxxxxxxx . z . z . z255.0.0.0(8)
B类128.0.0.0 到 191.255.255.25510xxxxxxx . z . z . z255.255.0.0(16)
C类192.0.0.0 到 223.255.255.255110xxxxxx . z . z . z255.255.255.0(24)
D类224.0.0.0 到 239.255.255.2551110xxxxx . z . z . z
E类240.0.0.0 到 255.255.255.2551111xxxxx . z . z . z

A类地址网络号部分为8位，最高位固定为0，所以网络号有效范围是1~127，每个网络可以有16777214个主机号(2^24^-2)。
B类地址网络号部分为16位，最高两位固定为10，所以网络号有效范围是128~191，每个网络可以有65534个主机号(2^16^-2)。
C类地址网络号部分为24位，最高三位固定为110，所以网络号有效范围是192~223，每个网络可以有254个主机号(2^8^-2)。
D类地址最高四位固定为1110，此类地址不区分网络号和主机号，只在组播中使用。例如224.0.0.2表示所有路由的组播地址。
E类地址最高四位固定为1111，此类地址不区分网络号和主机号，仅用于实验用途。
此五类地址划分未将特殊IPv4地址/地址段去除，使用时要注意不要轻易使用这些特殊的地址/地址段。

特殊地址

  • 0.0.0.0
    此地址通常用于表示一个无效的、未知的或者不可用的目标；
    在服务器上可用于表示本机上的所有IPv4地址，通常用于简化服务器拥有多个IPv4时的配置；
    在路由中可用于表示默认路由，即当路由表中没有找到匹配的路由的时候所对应的路由。
  • 100.64.0.0/10
    用于在电信级NAT环境中服务提供商与其用户通信。
  • 127.0.0.0/8
    此段地址全部表示回环地址，所有发往该地址段的数据包都应当被送回。但在实际中除127.0.0.1外，发往本段内其它地址的数据可能会被丢弃。
  • 127.0.0.1/24
    回环地址中的一个，其特殊之处在于，所有网络设备一定在此地址上遵循了“回环地址”的约定，即发往该地址的数据会被立即发回它自身。
  • 10.0.0.0/8
    A类地址中的私有地址，只能出现在局域网中，不能出现在互联网中，只拥有一个网络号，可容纳16777214个主机。
  • 172.16.0.0/16
    B类地址中的私有地址，只能出现在局域网中，不能出现在互联网中，拥有16个网络号，每个网络可容纳65534个主机。
  • 192.168.0.0/24
    C类地址中的私有地址，只能出现在局域网中，不能出现在互联网中，拥有256个网络号，每个网络可容纳254个主机，此类地址在家庭网络中最为常见。
  • 169.254.0.0/16
    本地链路地址，通常用于主机没能由DHCP分配到IP地址时的自动分配。
  • 255.255.255.255/32
    广播地址，可指代同一广播域内的所有主机。
  • 192.0.0.0/24
    用于IANA的IPv4特殊用途地址表。
  • 192.0.2.0/24
    分配为用于文档和示例中的“TEST-NET”。
  • 198.51.100.0/24
    分配为用于文档和示例中的“TEST-NET-2”。
  • 203.0.113.0/24
    分配为用于文档和示例中的“TEST-NET-3”。
  • 233.252.0.0/24
    分配为用于文档和示例中的“MCAST-TEST-NET”。
  • 192.88.99.0/24
    用于6to4任播中继。
  • 198.18.0.0/15
    用于测试两个不同的子网的网间通信。

IPv6地址

IPv4地址由16个字节即128位组成，但实际中一般书写成冒分十六进制格式，即两个字节为一组，每组有效范围0000~FFFF，组间用:号进行连接。在这种表示法中，每一组中的前导0是可以省略的，并且连续多组的0可以压缩为::，但为了保证地址解析的唯一性::只允许出现一次。例如2001:0000:0000:0000:0008:417A:0000:0000，即能简写为2001::8:417A:0:0，也能简写为2001:0:0:0:8:417A::，但不能简写为2001::8:417A::。

子网前缀
IPv6的子网前缀与IPv4的子网掩码功能基本相同，都是为了区分地址中哪部分是网络号哪部分是主机号。但与IPv4不同的是由于IPv6地址要长很多，所以IPv6的子网前缀只有一种表示方法，即网络号在IPv6地址中所占的位数。由于IPv6自动配置需要使用64位主机号，因此强烈建议子网前缀最大不要超过64，以便能够为主机号留下足够的长度。另外由于IPv6地址的前48位用于路由前缀标识(该标识由IANA负责分配和管理)，因此除了运营商级别的骨干网络外，普通网络中的子网前缀最小不应小于48。例如2409:8A00:606E:D390:1CC6:977C:59DB:30F8/64，网络号和主机号如下：

$$ \begin{matrix} \underbrace{ 2409:8A00:606E } \\ 路由前缀 \end{matrix} \begin{matrix} \underbrace{ :1CC6 } \\ 子网号 \end{matrix} \begin{matrix} \underbrace{ :1CC6:977C:59DB:30F8 } \\ 主机号 \end{matrix} $$

其中路由前缀部分还可以继续细化，以上地址前缀部分查询IANA后细分如下：

$$ \begin{matrix} \underbrace{ 001 } \\ 类型 \end{matrix} \begin{matrix} \underbrace{ 00100\ 00001001:1000 } \\ 一级运营商 \end{matrix} \begin{matrix} \underbrace{ 1010\ 00000000 } \\ 二级运营商 \end{matrix} \begin{matrix} \underbrace{ :01100000\ 01101110 } \\ 三级子网号 \end{matrix} $$

2000::/3前缀表示这是一个全局路由单播地址
2409:8000::/20前缀表示这是一个属于中国移动的全局单播地址
2409:8a00::/32前缀表示这是一个属于中国移动(北京)的全局单播地址
2409:8A00:606E::/48可能是中国移动(北京)按照基站再细化后的前缀

地址分类

  • 0:0:0:0:0:0:0:0 (::)
    和IPv4中的0.0.0.0作用基本相同。
  • 0:0:0:0:0:0:0:1 (::1)
    和IPv4中的127.0.0.1作用完全相同。
  • 2000::/3
    全局单播地址，相当于IPv4中公网IP的概念，即除特殊地址后剩下的A、B、C类地址。
  • FE80::/10
    链路本地单播地址，与IPv4地址中的特殊段169.254.0.0/16概念相似，但与10.0.0.0/8、172.16.0.0/16~172.32.0.0/16、192.168.0.0/24~192.168.255.0/24功能上更加接近。
  • FF00::/8
    组播地址，与IPv4中D类地址功能完全相同。

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