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IP地址

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網際網路協定位址(英語:Internet Protocol Address,又譯為网际协议地址),縮寫為IP地址(英語:IP Address),是分配給網路上使用網際協議(英語:Internet Protocol, IP)的裝置的數字標籤。IP地址主要有两个功能:标识主机或者网络和寻址。

网络网际协议地址 版本4(英语:Internet Protocol version 4,简称:IPv4)把IP地址定义为32位的数字(32位二进制)。但是,由于Internet的发展和可用IPv4地址的消耗殆尽;在1998年对使用128位新的版本的IP地址(IPv6)进行了标定。自2000年代中期以来,一直在进行IPv6的部署。IP地址以人类可读的数字和符号编写并显示,例如IPv4地址中的172.16.254.1 以及IPv6地址中的2001:db8:0:1234:0:567:8:1。通过在IP地址上添加有效位数的后缀(例如192.168.1.15/24),以CIDR(英语:Classless Inter-Domain Routing,又翻译为:无类域间路由)表示法用来指定地址的路由前缀的大小,这等效于历史上使用的子网掩码255.255.255.0。

IP地址空间是由互联网号码分配局(英语:Internet Assigned Numbers Authority,简称:IANA)以及其他5个区域互联网注册管理机构(英语:Regional Internet Registry,简称:RIR)在其指定区域内分配给本地Internet注册表,例如网络服务提供商(英语:Internet Service Providers,简称:ISP)和其他最终用户。IPv4地址被IANA以块为单位分布给RIR,每个地址块大约为1680万个地址,但自2011年以来在IANA级别已用尽。在非洲,RIR中只有1个RIR仍然可以给当地分配。一些IPv4地址是为专用网络保留的,并不是全局唯一的。

网络管理员为每一台连接到网络上的设备分配一个IP地址。根据网络的惯例和软件的功能,这样分配也许是基于静态(固定或永久)或动态进行的。

常見的IP位址分為IPv4IPv6兩大類,但是也有其他不常用的小分類。

功能[编辑]

IP地址有两个主要的功能。它标识主机,更具体地说,标识其网络接口,并且提供主机在网络中的位置,就此提供建立到达该主机的路径的能力。其角色的特征如下:“名称能表明我们在寻找什么。地址表明我们在哪里。路径表明我们如何到达那里。”每个IP数据包的标头包含了发送主机的IP地址和目的主机的IP地址。

子网[编辑]

IP网络可以在IPv4和IPv6中划分子网。为此,将IP地址识别成由两部分组成:网络前缀(高位)和其余的位【称为其余字段,主机标识符或者接口标识符(IPv6)】,用于网络内的主机编号。子网掩码(subnet mask)或CIDR表示法确定了IP地址如何分为网络部分和主机部分。

子网掩码一词仅用于IPv4地址中。但是,两个版本的IP地址都使用CIDR概念和符号。在此,在IP地址后面加斜杠和用于标识网络部分的位数(十进制),也称路由前缀。例如:IPv4地址及其子网掩码分别可以是192.0.2.1255.255.255.0。因为IP地址的前24位表示网络和子网,所以相同的IP地址和子网的CIDR表示法为192.0.2.1/24

IPv4位地址[编辑]

IP地址由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,该表示方法称为点分十进制。例如維基媒體的一个IP位址是208.80.152.2。位址可分为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IPv4技术可能使用的IP地址最多可有4,294,967,296個(即232)。骤看可能觉得很难会用尽,但由于早期编码和分配上的問題,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大量IPv4地址资源。

隨著互聯網的快速成長,IPv4的42億個地址的分配最終於2011年2月3日用盡[1][2]。相应的科研组织已研究出128位的IPv6,其IP位址数量最高可达3.402823669 × 1038个,屆時每個人家居中的每件電器,每件物件,甚至地球上每一粒沙子都可以擁有自己的IP位址。

在A类、B类、C类IP地址中,如果主机号是全1,那么这个地址为直接广播地址,它是用来使路由器将一个分组以广播形式发送给特定网络上的所有主机。32位全为1的IP地址「255.255.255.255」为受限广播地址("limited broadcast" destination address),用来将一个分组以广播方式发送给本网络中的所有主机路由器则阻挡该分组通过,将其广播功能限制在本网内部。

IPv4地址分类
A类IPv4地址 B类IPv4地址 C类IPv4地址 D类IPv4地址 E类IPv4地址
网络标志位 0 10 110 1110 11110
IP地址范围 1.0.0.0~127.255.255.255 128.0.0.0~191.255.255.255 192.0.0.0~223.255.255.255 224.0.0.0~239.255.255.255 240.0.0.0~247.255.255.255
可用IP地址范围 1.0.0.1~127.255.255.254 128.0.0.1~191.255.255.254 192.0.0.1~223.255.255.254
是否可以分配给主机使用
网络数量(个) 126 (27-2) 16384 (214) 2097152 (221) --- ---
每个网络中可容纳主机数(个) 16777214 (224-2) 65534 (216-2) 254 (28-2) --- ---
适用范围 大量主机的大型网络 中等规模主机数的网络 小型局域网 留给Internet体系结构委员会(IAB)使用【组播地址】 保留,仅作为搜索、Internet的实验和开发用

说明:D类与E类IPv4地址不区分网络地址与主机地址

IPv6位址[编辑]

IP编址[编辑]

从IPv4到IP最显著的变化就是网络地址的长度。RFC 2373和RFC 2374定义的IP地址,就像下面章节所描述的,有128位长;IP地址的表达形式,一般采用32个十六进制数。

IP中可能的地址有2128≈3.4×1038个,具体数量为340,282,366,920,938,463,463,374,607,431,768,211,456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。 在很多场合,IP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,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[编辑]

IPv6地址为128位元长,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位元可以用10进制数表示;因此:

ffff:192.168.89.9等价于::ffff:c0a8:5909。
ffff:1.2.3.4格式叫做IPv4映射地址

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),即可转化为0000:0000:0000:0000:0000:FFFF:874B:2B34或者::FFFF:874B:2B34。同时,还可以使用混合符号(IPv4-compatible address),则地址可为::FFFF:135.75.43.52。

参考资料[编辑]

  1. ^ 柯山. ICANN将宣布IPv4地址耗尽全球进入IPv6时代. 赵秀芹. 搜IT. 2011年2月2日 [June 22, 2011]. 
  2. ^ IANA. 102, 103, 104, 179 and 185 have been allocated. No unicast IPv4 /8s remain unallocated.. 2011-02-03 [2011-02-03]. 

參見[编辑]