IPv4地址详解：从基础概念到实际应用

IPv4地址详解：从基础概念到实际应用

在当今数字化时代，IPv4地址作为互联网通信的基础，其重要性不言而喻。本文将为您详细介绍IPv4地址的基本概念、组成结构、分类、特点以及特殊用途的IPv4地址，帮助您全面理解这一网络通信的关键技术。

在IP网络上，如果用户要将一台计算机连接到Internet上，就需要向因特网服务提供方ISP（Internet Service Provider）申请一个IP地址。
IP地址是在计算机网络中被用来唯一标识一台设备的一组数字。IPv4地址由32位二进制数值组成，但为了便于用户识别和记忆，采用了“点分十进制表示法”。采用了这种表示法的IPv4地址由4个点分十进制整数来表示，每个十进制整数对应一个字节。例如，IPv4地址使用二进制的表示形式为00001010 00000001 00000001 00000010，采用点分十进制表示法表示为10.1.1.2。
IPv4地址由如下两部分组成：

网络号码字段（Net-id）：用来标识一个网络。

主机号码字段（Host-id）：用来区分一个网络内的不同主机。对于网络号相同的设备，无论实际所处的物理位置如何，它们都是处在同一个网络中。

IPv4地址的特点

IPv4地址的主要特点有：

IP地址不能反映任何有关主机位置的地理信息，只能通过网络号码字段判断出主机属于哪个网络。

当一台主机同时连接到两个网络上时，该主机就必须同时具有两个相应的IP地址，其网络号码Net-id是不同的，这种主机称为多地址主机（Multihomed Host）。

在IP地址中，所有分配到网络号码Net-id的网络都是平等的。

IPv4地址分类

为了方便IP地址的管理及组网，IP地址分成五类，如图1所示。
图1五类IP地址

目前大量使用的IP地址属于A、B、C三类IP地址中的一种。D类地址是组播地址，E类地址保留。A、B、C、D、E类的类别字段分别是二进制数0、10、110、1110、1111，通过网络号码字段的前几个比特就可以判断IP地址属于哪一类，这是区分各类地址最简单的方法。RFC1166中详细描述了各类IP地址。
在使用IP地址时要注意，一些IP地址是保留作为特殊用途的，一般的用户不能使用。表1列出各类IP地址的范围。
表1IP地址分类及范围网络类型 地址范围 说明
A 0.0.0.0～127.255.255.255 全0的主机号码表示该IP地址就是网络的地址，用于网络路由；全1的主机号码表示广播地址，即对该网络上所有的主机进行广播。
B 128.0.0.0～191.255.255.255 全0的主机号码表示该IP地址就是网络的地址，用于网络路由；全1的主机号码表示广播地址，即对该网络上所有的主机进行广播。
C 192.0.0.0～223.255.255.255 全0的主机号码表示该IP地址就是网络的地址，用于网络路由；全1的主机号码表示广播地址，即对该网络上所有的主机进行广播。
D 224.0.0.0～239.255.255.255 D类地址是一种组播地址。
E 240.0.0.0～255.255.255.255 保留。255.255.255.255用于局域网广播地址。

特殊IPv4地址

表2特殊情况的IP地址IP地址网络号 IP地址主机号 能否作为源端地址 能否作为目的端地址 描述
全0 全0 可以 不可以 用于本网络上的本主机
全0 主机号 可以 不可以 用于网络上的特定主机
127 非全0或全1的任何值 可以 可以 用于环回地址
全1 全1 不可以 可以 用于受限的广播（永远不被转发）
Net-id 全1 不可以 可以 用于向以Net-id为目的的网络广播

Net-id表示不全为0和不全为1以及不为127的对应字段。

私有IPv4地址

为了解决IP地址短缺的问题，提出了私有地址的概念。私有地址是指内部网络或主机地址，这些地址只能用于某个内部网络，不能用于公共网络。RFC1918描述了为私有网络预留的3个IP地址段。
表3私有IP地址网络类型 地址范围
A 10.0.0.0～10.255.255.255
B 172.16.0.0～172.31.255.255
C 192.168.0.0～192.168.255.255