IP 地址的结构和类型

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简介

互联网已经成为我们生活中不可或缺的一部分，我们依靠它进行通信、娱乐和获取信息。每个连接到互联网的设备都需要一个 IP 地址。

IP（Internet Protocol）地址是分配给连接到使用互联网协议进行通信的网络上的每个设备的唯一数字标识符。在本文中，我们将探讨当今网络中使用的 IP 地址的结构和类型。

IP 地址是分配给连接到使用互联网协议的网络上的每个设备的唯一数字标识符。它由四个用句点（点）分隔的数字组成，例如 192.168.0.1。每个数字的范围可以从 0 到 255，这为我们提供了超过 40 亿种可能的组合。

IP 地址的结构

IP（Internet Protocol）地址的结构指的是它的格式、表示和读取方式。IP 地址用于识别网络上的设备并允许它们之间进行通信。网络上的每个设备都有一个唯一的 IP 地址，这使得数据包能够有效地发送和接收。

二进制表示

IP 地址由 IPv4 的 32 位或 IPv6 的 128 位组成，这些位被分组为由点分隔的八位字节。IP 地址的二进制表示显示地址中的每个位是“0”还是“1”。例如，IPv4 地址的二进制表示可能如下所示

11000000 . 10101000 . 00000101 . 00000001 此二进制字符串对应于十进制表示：192 . 168 . 5 . 1

十进制表示

IP 地址的十进制表示使人们更容易理解和记忆。它使用四个用点分隔的数字，其中每个数字的范围从 0 到 255。

这些数字以十进制表示法表示每个八位字节的值。例如，使用与上面相同的示例，十进制表示将是

192 . 168 . 5 .1

IPv4 与 IPv6 IPv4（互联网协议版本四）是在互联网早期引入的，并且至今仍然是使用最广泛的协议之一。

然而，由于全球连接的设备数量众多，IPv4 地址由于其结构的限制而变得稀缺，它只能容纳大约 40 亿个唯一地址。另一方面，IPv6（互联网协议版本六）使用更长的地址，由用冒号分隔的八组十六进制数字组成，可以容纳大约 340 个无量纲数个唯一地址。

IP 地址的类型

互联网协议 (IP) 地址用于识别网络上的设备。IP 地址有两种类型：公有和私有。此外，还有动态和静态 IP 地址分配。

公有 IP 地址

公有 IP 地址是分配给直接面向互联网的任何设备的互联网地址。它是唯一的，并且标识互联网上的设备。

它可以从互联网上的任何地方访问，使其适用于托管网站或其他服务。公有 IP 可以从 ISP 获取或从提供它们的公司购买。

它们是如何分配的

当您通过 ISP 将设备连接到互联网时，它们会从其可用地址池中为您分配一个公有 IP 地址。此分配过程可以通过动态方式（自动分配）或手动方式（通过服务请求）完成。

示例

公有 IP 地址的一个示例是 216.58.194.174，它属于 Google.com。

私有 IP 地址

私有 IP（也称为本地 IP）用于私有网络，并且不像公有 IP 那样通过互联网骨干基础设施路由。

定义

私有 IP 地址是由家庭中的 LAN（局域网）、Intranet 或 Wi-Fi 网络等私有网络中的路由器分配的未公开注册的互联网协议地址。

它们是如何分配的

私有 IP 通常在设备连接到路由器时通过 DHCP 协议自动由路由器分配。

示例

一些私有地址的示例包括：− 192.168.x.x − 172.x.x.x

− 10.x.x 私有 IPv6 地址的一个示例是 fd7a:115c:a1e0:ab35::1

动态与静态 IP 地址

动态和静态 IP 之间的定义和区别

动态 IP 地址是在您每次连接到互联网时都会更改的地址。此更改在大多数情况下会自动发生，这使得难以跟踪设备的当前 IP。

另一方面，静态 IP 地址是永远不会更改的地址。它永久分配给一个设备。

每种类型的优缺点

静态 IP 在设置服务器时非常有用，因为它们允许为远程访问目的提供永久的互联网地址。但是，它们可能比动态 IP 更昂贵，并且需要手动配置。动态 IP 更便宜，并且几乎不需要任何配置。

子网和 CIDR 表示法

子网的解释

子网划分是将大型网络划分为更小、更易于管理的子网络的过程。随着时间的推移，网络规模和复杂性的增加，此过程变得越来越重要。通过将大型网络分解成较小的子网络，网络管理员可以提高性能、安全性以及可管理性。

子网划分是通过从 IP 地址的主机部分借用位来创建单独的网络地址来实现的。例如，如果我们有一个 IP 地址 192.168.1.0/24（表示它具有 255.255.255.0 的子网掩码），我们可以通过从 IP 地址的主机部分借用一位来创建两个子网，以便我们的新子网掩码变为 255.255.255.128 或 /25。

CIDR 表示法（无类别域间路由）

CIDR 表示法是一种用于以比传统点分十进制表示法（例如，192.168.1.0/24）更紧凑的形式表示 IP 地址及其关联子网掩码的方法。它是在 20 世纪 90 年代中期引入的，作为解决分类地址限制的努力的一部分。在 CIDR 表示法中，IP 地址后面跟着一个斜杠 (/) 字符，然后是一个表示用于地址网络部分的位数的数字（例如，192 .168.1 .0/24）。

斜杠后面的数字表示所谓的“前缀长度”或“子网掩码长度”。CIDR 表示法允许更灵活的寻址方案，因为它不依赖于 A、B 或 C 地址等固定类，而是允许使用可变长度子网掩码。

如何使用 CIDR 表示法计算子网

使用 CIDR 表示法计算子网相对简单。首先，您需要确定分配给地址网络部分的位数（即前缀长度）。

接下来，您需要将此前缀长度转换为子网掩码。例如，如果我们有一个 IP 地址 192.168.1.0/24，我们知道 24 位用于网络部分，8 位用于主机部分。

要将此前缀长度转换为子网掩码，我们只需用“1”填充所有网络位，用“0”填充所有主机位。这给了我们 255.255.255.0 的子网掩码。

一旦我们有了子网掩码，我们就可以使用它来确定我们的子网是什么，方法是根据需要多少个子网和每个子网多少个主机来增加或减少 IP 地址主机部分的值。

结论

在本文中，我们探讨了 IP 地址的结构和类型。我们了解到 IP 地址是互联网的基本组成部分，并允许设备相互通信。

IP 地址的结构包括二进制表示、十进制表示以及 IPv4 与 IPv6。此外，我们还探讨了不同类型的 IP 地址，包括公有和私有 IP 以及它们的分配示例。