IP地址

 IP地址(英语:Internet Protocol Address)是一种在Internet上的给主机编址的方式,也称为网际协议地址。常见的IP地址,分为IPv4与IPv6两大类。 

什么是IP地址

  IP地址被用来给Internet上的电脑一个编号。大家日常见到的情况是每台联网的PC上都需要有IP地址,才能正常通信。我们可以把“个人电脑”比作“一台电话”,那么“IP地址”就相当于“电话号码”,而Internet中的路由器,就相当于电信局的“程控式交换机”。  IP地址是一个32位的二进制数,通常被分割为4个“8位二进制数”(也就是4个字节)。IP地址通常用“点分十进制”表示成(a.b.c.d)的形式,其中,a,b,c,d都是0~255之间的十进制整数。例:点分十进IP地址(100.4.5.6),实际上是32位二进制数(01100100.00000100.00000101.00000110)。  目前使用的IPV4,就是有4段数字,每一段最大不超过255.  

IP地址的构成

  Internet上的每台主机(Host)都有一个唯一的IP地址。IP协议就是使用这个地址在主机之间传递信息,这是Internet 能够运行的基础。IP地址的长度为32位,分为4段,每段8位,用十进制数字表示,每段数字范围为0~255,段与段之间用句点隔开。例如159.226.1.1。IP地址有两部分组成,一部分为网络地址,另一部分为主机地址。IP地址分为A、B、C、D、E5类。常用的是B和C两类。  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。计算机发送信息是就好比是邮递员,它必须知道唯一的“家庭地址”才能不至于把信送错人家。只不过我们的地址使用文字来表示的,计算机的地址用十进制数字表示。  众所周知,在电话通讯中,电话用户是靠电话号码来识别的。同样,在网络中为了区别不同的计算机,也需要给计算机指定一个连网专用号码,这个号码就是“IP地址”。  将IP地址分成了网络号和主机号两部分,设计者就必须决定每部分包含多少位。网络号的位数直接决定了可以分配的网络数(计算方法2^网络号位数-2);主机号的位数则决定了网络中最大的主机数(计算方法2^主机号位数-2)。然而,由于整个互联网所包含的网络规模可能比较大,也可能比较小,设计者最后聪明的选择了一种灵活的方案:将IP地址空间划分成不同的类别,每一类具有不同的网络号位数和主机号位数。  

IP地址的分配

  TCP/IP协议需要针对不同的网络进行不同的设置,且每个节点一般需要一个“IP地址”、一个“子网掩码”、一个“默认网关”。不过,可以通过动态主机配置协议(DHCP),给客户端自动分配一个IP地址,避免了出错,也简化了TCP/IP协议的设置。  那么,局域网怎么分配IP地址呢?互联网上的IP地址统一由一个叫“IANA”(Internet Assigned Numbers Authority,互联网网络号分配机构)的组织来管理。 

IP地址类别  

·A类IP地址

  一个A类IP地址是指,在IP地址的四段号码中,第一段号码为网络号码,剩下的三段号码为本地计算机的号码。如果用二进制表示IP地址的话,A类IP地址就由1字节的网络地址和3字节主机地址组成,网络地址的最高位必须是“0”。A类IP地址中网络的标识长度为7位,主机标识的长度为24位,A类网络地址数量较少,可以用于主机数达1600多万台的大型网络。  

·B类IP地址

  一个B类IP地址是指,在IP地址的四段号码中,前两段号码为网络号码,剩下的两段号码为本地计算机的号码。如果用二进制表示IP地址的话,B类IP地址就由2字节的网络地址和2字节主机地址组成,网络地址的最高位必须是“10”。B类IP地址中网络的标识长度为14位,主机标识的长度为16位,B类网络地址适用于中等规模规模的网络,每个网络所能容纳的计算机数为6万多台。  

·C类IP地址

  一个C类IP地址是指,在IP地址的四段号码中,前三段号码为网络号码,剩下的一段号码为本地计算机的号码。如果用二进制表示IP地址的话,C类IP地址就由3字节的网络地址和1字节主机地址组成,网络地址的最高位必须是“110”。C类IP地址中网络的标识长度为21位,主机标识的长度为8位,C类网络地址数量较多,适用于小规模的局域网络,每个网络最多只能包含254台计算机。

·特殊类型的IP地址

  除了上面三种类型的IP地址外,还有几种特殊类型的IP地址,TCP/IP协议规定,凡IP地址中的第一个字节以“lll0”开始的地址都叫多点广播地址。因此,任何第一个字节大于223小于240的IP地址是多点广播地址;IP地址中的每一个字节都为0的地址(“0.0.0.0”)对应于当前主机;IP地址中的每一个字节都为1的IP地址(“255.255.255.255”)是当前子网的广播地址;IP地址中凡是以“llll0”的地址都留着将来作为特殊用途使用;IP地址中不能以十进制“127”作为开头,该类地址中数字12727.1.1.1用于回路测试,同时网络ID的第一个6位组也不能全置为“0”,全“0”表示本地网络。   

分配IP的机构

  所有的IP地址都由国际组织NIC(Network Information Center)负责统一分配,目前全世界共有三个这样的网络信息中心。  InterNIC:负责美国及其他地区;  ENIC:负责欧洲地区;  APNIC:负责亚太地区。  我国申请IP地址要通过APNIC,APNIC的总部设在澳大利亚布里斯班。申请时要考虑申请哪一类的IP地址,然后向国内的代理机构提出。  PS:1998年,APNIC从原先位于东京的总部搬迁到澳大利亚布里斯班

公有IP和私有IP  

·公有地址

  公有地址(Public address)由Inter NIC(Internet Network Information Center 因特网信息中心)负责。这些IP地址分配给注册并向Inter NIC提出申请的组织机构。通过它直接访问因特网。  

·私有地址

  私有地址(Private address)属于非注册地址,专门为组织机构内部使用。  以下列出留用的内部私有地址:  A类 10.0.0.0--10.255.255.255  B类 172.16.0.0--172.31.255.255  C类 192.168.0.0--192.168.255.255 

IPv4位址

  由32位二进制数组成,为便于使用,常以XXX.XXX.XXX.XXX形式表现,每组XXX代表小于或等于255的10进制数。例如维基媒体的一个IP地址是208.80.152.2。地址可分为A,B,C,D,E五大类,其中E类属于特殊保留地址。  IP地址是唯一的。目前IP技术可能使用的IP地址最多可有约42亿个。骤看可能觉得很难会用尽,但由于早期编码和分配上的问题,使很多区域的编码实际上被空出或不能使用。加上互联网的普及,使大部分家庭都至少有一部电脑,连同公司的电脑,以及连接网络的各种设备都消耗了大量IPv4地址资源。  随着互联网的快速成长,IPv4的42亿个地址的分配最终于2011年2月3日用尽[1][2]。相应的科研组织已研究了128位的IPv6,其IP地址数量最高可达 3.402823669 × 1038 个,届时每个人家居中的每件电器,每件对象,甚至地球上每一粒沙子都可以拥有自己的IP地址。

IPv6地址 

·IPv6编址

  从IPv4到IPv6最显著的变化就是网络地址的长度。RFC 2373 和RFC 2374定义的IPv6地址,就像下面章节所描述的,有128位长;IPv6地址的表达形式,一般采用32个十六进制数。  IPv6中可能的地址有2128 ≈ 3.4×1038个。也可以想象为1632个,因为32位地址每位可以取16个不同的值(参考组合数学)。  在很多场合,IPv6地址由两个逻辑部分组成:一个64位的网络前缀和一个64位的主机地址,主机地址通常根据物理地址自动生成,叫做EUI-64(或者64-位扩展唯一标识)  IPv6地址表示  IPv6地址为128位长但通常写作8组每组四个十六进制数的形式。例如:  2001:0db8:85a3:08d3:1319:8a2e:0370:7344  是一个合法的IPv6地址。  如果四个数字都是0,可以被省略。例如:  2001:0db8:85a3:0000:1319:8a2e:0370:7344  等价于  2001:0db8:85a3::1319:8a2e:0370:7344  遵从这些规则,如果因为省略而出现了两个以上的冒号的话,可以压缩为一个,但这种零压缩在地址中只能出现一次。因此:  2001:0DB8:0000:0000:0000:0000:1428:57ab  2001:0DB8:0000:0000:0000::1428:57ab  2001:0DB8:0:0:0:1428:57ab  2001:0DB8:0::0:1428:57ab  2001:0DB8::1428:57ab  都是合法的地址,并且他们是等价的。但  2001::25de::cade  是非法的。(因为这样会使得搞不清楚每个压缩中有几个全零的分组)  同时前导的零可以省略,因此:  2001:0DB8:02de::0e13  等价于  2001:DB8:2de::e13  如果这个地址实际上是IPv4的地址,后32位可以用10进制数表示;因此:  ffff:192.168.89.9 等价于::ffff:c0a8:5909,但不等价于::192.168.89.9 和::c0a8:5909。  ffff:1.2.3.4格式叫做IPv4映射地址,是不建议使用的。而::1.2.3.4格式叫做IPv4一致地址。  IPv4 地址可以很容易的转化为IPv6格式。举例来说,如果IPv4的一个地址为135.75.43.52(十六进制为0x874B2B34),它可以被转化为0000:0000:0000:0000:0000:0000:874B:2B34或者::874B:2B34。同时,还可以使用混合符号(IPv4-compatible address),则地址可以为::135.75.43.52。

IP的寻址规则

·网络寻址规则

  A、 网络地址必须唯一。  B、 网络标识不能以数字127开头。在A类地址中,数字127保留给内部回送函数。  C、 网络标识的第一个字节不能为255。数字255作为广播地址。  D、 网络标识的第一个字节不能为“0”,“0”表示该地址是本地主机,不能传送。

·主机寻址规则

  A、主机标识在同一网络内必须是唯一的。  B、主机标识的各个位不能都为“1”,如果所有位都为“1”,则该机地址是广播地址,而非主机的地址。  C、主机标识的各个位不能都为“0”,如果各个位都为“0”,则表示“只有这个网络”,而这个网络上没有任何主机。   

IP的规划事项

  随着公网IP地址日趋紧张,中小企业往往只能得到一个或几个真实的C类IP地址。因此,在企业内部网络中,只能使用专用(私有)IP地址段。在选择专用(私有)IP地址时,应当注意以下几点:  1、为每个网段都分配一个C类IP地址段,建议使用192.168.2.0--192.168.254.0段IP地址。由于某些网络设备(如宽带路由器或无线路由器)或应用程序(如ICS)拥有自动分配IP地址功能,而且默认的IP地址池往往位于192.168.0.0和192.168.1.0段,因此,在采用该IP地址段时,往往容易导致IP地址冲突或其他故障。所以,除非必要,应当尽量避免使用上述两个C类地址段。  2、可采用C类地址的子网掩码,如果有必要,可以采用变长子网掩码。通常情况下,不要采用过大的子网掩码,每个网段的计算机数量都不要超过250台计算机。同一网段的计算机数量越多,广播包的数量越大,有效带宽就损失得越多,网络传输效率也越低。  3、即使选用10.0.0.1--10.255.255.254或172.16.0.1--172.31.255.254段IP地址,也建议采用255.255.255.0作为子网掩码,以获取更多的IP网段,并使每个子网中所容纳的计算机数量都较少。当然,如果必要,可以采用变长子网掩码,适当增加可容纳的计算机数量。  4、为网络设备的管理WLAN分配一个独立的IP地址段,以避免发生与网络设备管理IP的地址冲突,从而影响远程管理的实现。基于同样的原因,也要将所有的服务器划分至一个独立的网段。  需要注意的是,不要以为同一网络的计算机分配不同的IP地址,就可以提高网络传输效率。事实上,同一网络内的计算机仍然处于同一广播域,广播包的数量不会由于IP地址的不同而减少,所以,仅仅是为计算机指定不同网段,并不能实现划分广播域的目的。若欲减少广播域,最根本的解决办法就是划分VLAN,然后为每个VLAN分别指定不同的IP网段。

IP的其他事项

  1.一般国际互联网信息中心在分配IP地址时是按照网络来分配的,因此只有说到网络地址时才能使用A类、B类、C类的说法;  2.在分配网络地址时,网络标识是固定的,而计算机标识是可以在一定范围内变化的,下面是三类网络地址的组成形式:  A类地址:73.0.0.0  B类地址:160.153.0.0  C类地址:210.73.140.0  上述中的每个0均可以在0~255之间进行变化。  3.因为IP地址的前三位数字已决定了一个IP地址是属于何种类型的网络,所以A类网络地址将无法再分成B类IP地址,B类IP地址也不能再分成C类IP地址。  4.在谈到某一特定的计算机IP地址时不宜使用A类、B类、C类的说法,但可以说主机地址是属于哪一个A类、B类、C类网络了。