IP 地址概述

IP 地址（Internet Protocol Address）是网络层协议为每台网络设备分配的唯一逻辑地址，用于在网络中标识设备。

1. IPv4 的结构

  • 数值范围：每个部分（字节）的取值范围是 0∼2550 \sim 255。
  • 组成形式：由 4 个 8 位二进制数组成，总共 32 位。通常采用“点分十进制”表示法（如 192.168.1.1），格式为：8位.8位.8位.8位。

2. 网络号与主机号

一个完整的 IP 地址由两部分组成：

  • 网络号 (Network ID)：标识设备所属的网络。同一网段的所有设备，其网络号必须相同。如192.168.1.100
  • 主机号 (Host ID)：标识该网络中的特定设备。同一网络内，每台设备的主机号必须唯一。
  • 区分方式：通过子网掩码 (Subnet Mask) 来决定哪些位是网络号，哪些位是主机号。如192.168.1.100

分类网络 (Classful Addressing)

早期，IP 地址被分为五类（A ∼\sim E 类），通过地址的第一段数值来决定类别。

类别首字节二进制首位地址范围网络号/主机号分配IP地址范围默认掩码用途特点
A 类01~1268 / 241.0.0.0~126.255.255.255255.0.0.0大型网络网络少，但每个网络可容纳的主机极多
B 类1128~19116 / 16128.0.0.0~191.255.255.255255.255.0.0中型网络均衡分配
C 类11192~22324 / 8192.0.0.0~223.255.255.255255.255.255.0小型网络网络多，但每个网络容纳主机较少
D 类111224~239不分网络/主机号224.0.0.0~239.255.255.255无 (组播)组播 (Multicast)用于多播传输，不分配给单机
E 类1111240~255不分网络/主机号240.0.0.0~255.255.255.255无 (保留)保留/实验用于科研或未来扩展

网络号/主机号分配是人为划分的

特殊地址说明：

  • 私有网络 (Private IP)：
    • A 类私有：10.0.0.0 ∼ 10.255.255.255
    • B 类私有：172.16.0.0 ∼ 172.31.255.255
    • C 类私有：192.168.0.0 ∼ 192.168.255.255
  • 环回地址 (Loopback)：127.0.0.1（属于 A 类，127.0.0.0 ~ 127.255.255.255），用于设备自身测试，数据包不会发送到物理网络。

分类网络存在严重的地址浪费。例如，一个只需要 100 个 IP 的公司如果申请 B 类地址，会浪费数百万个可用地址。

无分类域间路由 (CIDR)

为了解决分类网络带来的地址浪费和路由表膨胀问题，引入了 CIDR (Classless Inter-Domain Routing)。

CIDR 抛弃了传统的 A/B/C 类划分，允许网络前缀的长度是任意的，不再固定为 8, 16 或 24 位。

其使用 /n 来表示网络前缀的位数。

  • 示例：192.168.1.0/24
    • /24 表示前 24 位是网络号，后 8 位是主机号。
    • 这等同于传统的 C 类掩码 255.255.255.0。
  • 示例：10.0.0.0/8
    • /8 表示前 8 位是网络号，后 24 位是主机号。

CIDR 的优势：

  • 灵活分配：可以根据实际需要分配精确数量的 IP 地址。
  • 路由聚合 (Route Aggregation)：将多个连续的小网段合并为一个大的网段在路由表中发布，大大减小了全球路由表的规模，减轻了路由器的压力。

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