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IPv4详解

news 来源：原创 2025/6/15 9:07:43

一、概述

1、什么是IP地址?IP地址有什么作用?

IP是什么?在我们的三层网络当中通常使用IP来标识一个节点或者网络设备的接口。也可以用于IP报文在网络中的寻址,这里就要提到一个路由的概念。

在前期可以先把IP理解为一个地址,比如在网上购物时需要填写收货地址,在点外卖时需要填写收货地址,对方才可以顺利有效地将包裹或外卖送到指定地点。IP在我们的网络环境当中就类似于这样的一个作用。

举个例子:我们在填写地址的时候不可能直接就填写家里的门牌号,或者小区名称,因为对方可能不是本地人或者小区内的人员,如果只填写门牌号或小区名称对方无法顺利有效地将包裹或外卖顺利的送到我们指定的地点,我们需要给他一个范围比如我们购物时需要填写xxx省xxx市xxx县xxx小区xxx单元xxx门牌号,对方在收到地址信息时,虽然不知道应该怎么去我们的小区单元,但是至少知道去往这个小区单元的第一步该如何走,那么就可以将包裹先送到这个省,在由相关人员将这个包裹送到市一步步往下进行传递最后到达我们的目的地。

2、什么是网络号?什么又是主机位?

IP地址就与我们上面举的例子类似,当在网络当中想要将某一个IP报文送到某一指定终端设备或某一网络设备上时,也是通过一步一步的往下进行传递通过不同设备之间的传递来到达我们的最终目的地,当然IP当中并没有什么省、市、县或小区的概念,而是通过网络号和主机位以及子网掩码来划分一个范围的作用与购物中填写的省市县作用一致,网络号就类似于省、市、县这种比较庞大的范围,而最后的主机位就类似于我们的小区或门牌号,比较精确的一个地点。子网掩码主要是区分我们IP当中的网络部分和主机部分,在之后的子网划分当中会详细与大家讲解这里无需过多了解,只需要知道网络号与主机位的作用即可。

二、IP地址组成以及表现形式

1、IP地址的表示形式

一个IPv4地址有32bit
通常IPv4地址采用"点分十进制"的表现形式
IPv4的地址范围:0.0.0.0~255.255.255.255

2、IP地址的构成

前面我们已经介绍了IP地址中的网络号和主机位以及子网掩码是如何来组成一个完整的IP地址,并简单阐述了网络号和主机位的作用。这里就不过多赘述

3、IP寻址

网络部分:用来标识一个网络,代表IP地址所属的网络,前面说了网络部分就类似于省、市、县的概念。
主机部分:用来区分在一个网络内的不同主机终端,能唯一标识网段上的某台设备或某一接口,前面说了主机部分就类似于小区门牌号的概念。

三、IP地址的分类

1、有类的分类

在早期的网络环境当中,我们将IP地址分成了五大类,A、B、C、D、E类等,D和E是特殊的地址,D类用于组播,E类用于研究。ABC三类用于分配主机使用。

那么怎么去区分我们的ABC三类的IP地址呢?

我们可以通过不同的子网掩码和网络部分来区分不同类型的IP地址

A类:8bit 0.0.0.0~127.255.255.255/8
B类:16bit 128.0.0.0~191.255.255.255/16
C类:24bit 192.0.0.0~223.255.255.255/24

2、什么是网段?什么又是网络号和广播地址?

在我们网络当中通常把一个网络号所定义的范围称为一个网段

举个例子:我们在网上购物时通常需要填写xxx省xxx市xxx县xxx小区xxx单元那么在这个地址当中红色区域当中的就是这个地址的网段。

什么是网段?什么是网络号?

通过我们上面举的例子我们就可以理解IP地址中的网段,比如有一个地址为192.168.10.1/24,这是一个C类地址那么主机位为最后的8bit,或者也可以看子网掩码,子网掩码为24说明前IP地址前24位为网络部分,后8位为主机部分。那么这个IP地址的网段就为192.168.10.0/24,在网络当中我们会使用一个网络号来标识一个网段,那么我们也可以称这个地址的网络号为:192.168.10.0。

假如有一个地址为10.0.0.10/8那么它的网络号为多少?

我们通过网络部分以及子网掩码判断出这是一个A类的地址,那么它的网络部分就为前8位,主机部分就为后24位,那它的网络范围就是10.0.0.0~10.255.255.255,它的网络号为10.0.0.0。

什么是广播地址?

在网络当中,IP地址的最后一个地址会被用来当作广播地址,看到这里大家可能有些了解了,网络号不就是IP地址的第一个地址吗,广播地址不就是IP地址的最后一个地址吗,事实确实就是如此,广播地址用于向该网络中的所有主机发送数据的特殊地址,在配置地址时网络号以及广播地址都不能被配置为地址,所以正常一个网络IP地址都需要减少两个地址用来当作网络号和广播地址,比如一个C类的地址:192.168.10.0/24它的可用范围为192.168.10.0~192.168.10.255一共256个可用地址,第一个地址192.168.10.0用来当作网络号,最后一个地址192.168.10.255用来当作广播地址,所以这个IP地址的可用地址等于256-2=254。这样我们就知道了一个C类地址的最大可用地址为254个而不是256个。

3、什么是私网IP地址?什么又是公网IP地址?

公网IP地址:IP地址是由IANA组织统一分配管理的,以保证任何一个IP地址在Internet上的唯一性。这里的IP地址是指公网IP地址,公网的IP地址不能够配置在私网上,同样私网的IP地址也不能够在公网上进行传递。
私网IP地址:实际上一些网络不需要连接到Internet,比如一个大学的封闭实验室内的网络,只要同一网络中的网络设备的IP地址不冲突即可。在IP地址空间里,A、B、C三类地址中各预留了一些地址专门用于上述情况,称为私网IP地址。
- A类预留地址:10.0.0.0~10.255.255.255
- B类预留地址:172.16.0.0~172.31.255.255
- C类预留地址:192.168.0.0~192.168.255.255

4、无类的分类

前面我们说了有类的地址分为了A、B、C、D、E这五种IP地址,但是由于网络的发展导致了IP地址的短缺,在IPv6并未开发出来的时代,我们使用无类的IP地址配合NAT地址转换技术暂时解决了IP地址不够用的情况,但这只是暂时的并没有完全解决地址不够的情况,直到IPv6的诞生才解决了这一情况,那么什么是无类的IP地址呢?

前面我们使用网络部分以及子网掩码来划分了三类IP地址,那么无类地址就是没有了这三类的概念,通过改变子网掩码来划分地址,比如10.255.255.1/8这本来是一个A类的地址,并且地址数量非常庞大可以支持一个市区的使用,我们可以通过修改它的子网掩码使它变成一个C类的地址,10.255.255.1/24那么它的网络号就从10.0.0.0/8变成了10.255.255.0/24,这样做的好处有什么呢?

我们可以通过这样的配置将一个比较庞大的网络号划分成多个子网,每一个子网分配给一个独立的广播域,如此一来我们的广播域的规模就会变得更小、网络规划更加合理、管理起来也更加方便、IP地址得到了合理的利用。这一行为也就是我们的子网划分。