计算机网络 ——网络层（IPv4地址）

我们今天来看IPv4地址：

什么是IPv4地址

IPv4（Internet Protocol version 4）是第四版互联网协议，是第一个被广泛部署并仍然在使用的互联网协议版本。IPv4地址是一个32位的二进制数字，通常以点分十进制的形式表示，例如，192.168.1.1。这种表示法中，每个点分隔的字段代表地址中的一个字节（8位），其值范围是从0到255。

IPv4地址的主要功能是唯一标识参与互联网通信的每台设备，无论是计算机、路由器、手机还是其他网络设备。这些地址分为两个主要部分：网络部分和主机部分。网络部分标识了一个特定的网络，而主机部分标识了该网络中的特定设备。通过这种方式，数据包可以在互联网上被正确地路由到目标设备。

IPv4地址空间理论上可以提供约43亿（确切是 (2^{32}) 或 4,294,967,296）个地址，但随着互联网的迅速扩张，可用的IPv4地址逐渐耗尽，导致了地址空间的短缺。为解决此问题，引入了CIDR（无类别域间路由）和NAT（网络地址转换）技术，以及开发了新的地址体系IPv6，IPv6拥有更大的地址空间，可以提供几乎无限数量的地址。

说白一点IPv4就是，计算机的身份证，有了这个身份证，方便进行通信。

IP地址的分类

IPv4地址被分为五类，主要用于区分不同规模的网络和标识网络中的设备。这五类地址分别是A类、B类、C类、D类和E类。下面是这些地址类别的基本特征和用途：

1. A类地址:

• 范围：1.0.0.0 到 126.255.255.255
• 第一个字节的最高位为0，剩下7位用于表示网络部分，后三个字节（24位）用于表示主机部分。
• 通常分配给拥有大量主机的大型网络。
• 有一个私有地址范围：10.0.0.0 到 10.255.255.255，仅限内部网络使用。

2. B类地址:

• 范围：128.0.0.0 到 191.255.255.255
• 前两个字节的最高两位为10，接下来14位用于网络部分，最后两个字节（16位）用于主机部分。
• 适用于中型网络。
• 私有地址范围为：172.16.0.0 到 172.31.255.255。

3. C类地址:

• 范围：192.0.0.0 到 223.255.255.255
• 前三个字节的最高三位为110，21位用于网络部分，最后一个字节（8位）用于主机部分。
• 适合小型网络，是最常见的地址类型。
• 私有地址范围为：192.168.0.0 到 192.168.255.255。

4. D类地址:

• 范围：224.0.0.0 到 239.255.255.255
• 前四个字节的最高四位为1110，用于多播通信，即一对多的通信方式。
• 不用于单个主机地址分配。

5. E类地址:

• 范围：240.0.0.0 到 255.255.255.255
• 前四个字节的最高四位为1111，保留作研究和未来使用。
• 实际上不分配给任何网络或主机。

每个地址类别除了定义网络部分和主机部分的位数外，还决定了该类别能容纳的最大网络数和最大主机数。A类地址可容纳的网络最少，但每个网络下的主机数最多；相反，C类地址网络多，但每个网络的主机数较少。B类地址则位于两者之间。D类和E类地址不遵循传统的网络-主机划分规则，有着特殊的用途。

特殊的IP地址

IPv4中包含多种特殊用途的IP地址，以下是一些主要的特殊IP地址及其用途：

1. 0.0.0.0:

• 表示默认网络或未指定的地址，常用于表示源地址不明或作为默认路由的下一跳地址。
• 在DHCP过程中，主机可能会暂时使用0.0.0.0作为自己的IP地址，直到从DHCP服务器获取到正式的地址分配。

2. 127.0.0.0/8（回环地址）:

• 这个范围内的地址主要用于环回测试，其中最常见的 127.0.0.1 是本机回环地址，发送到这个地址的数据包会被送到本地计算机的网络栈而不离开主机。

3. 私有IP地址:

• 用于内部网络，不直接在公网上路由。
• A类私有地址: 10.0.0.0/8
• B类私有地址: 172.16.0.0/12
• C类私有地址: 192.168.0.0/16

4. 多播地址（Class D）:

• 范围从 224.0.0.0 到 239.255.255.255，用于一对多的通信。
• 特殊的多播地址如 224.0.0.1 用于所有主机，224.0.0.2 用于所有路由器等。

5. 受限广播地址: 255.255.255.255

• 在本地网络中广播，所有主机都将接收，但路由器通常不会转发这类广播。

6. 本网络地址: 0.0.0.0/32

• 有时用来表示指向当前网络的路由，特别是在路由表中。

7. 未指定地址: 0.0.0.0

• 在某些上下文中，如DHCP请求时，表示尚未配置有效的IP地址。

这些特殊地址在IPv4的管理和网络通信中有其特定角色，帮助实现不同的功能和控制。

查看自己的IPv4地址

Windows下输入：ipconfig

Linux下输入：ip addr