本文將結(jié)合通俗易懂的圖文形式對(duì)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代高頻一詞—IP地址做細(xì)致的梳理與總結(jié)，為廣大讀者朋友們講述關(guān)于IP地址的“故事”！

本文章節(jié)內(nèi)容

IP地址是什么——主機(jī)唯一標(biāo)識(shí)
IP地址分類與子網(wǎng)劃分——三級(jí)尋址與子網(wǎng)掩碼
為什么使用IP地址——TCP/IP協(xié)議的要求
全球IP地址總量與使用量——可查IP地址位置
如何查看/修改IP地址——手機(jī)、計(jì)算機(jī)
家庭路由器與IP地址——外網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商/內(nèi)網(wǎng)路由器

IP地址

一、IP地址是什么？

21世紀(jì)關(guān)于網(wǎng)絡(luò)，人們最長(zhǎng)聽見的用詞之一便是：IP地址！如：“電腦的IP地址是多少”，“路由器怎么設(shè)置IP地址”，“如何修改計(jì)算機(jī)IP地址”，“服務(wù)器IP地址是多少”......那么IP地址究竟是什么呢？

? IP地址解釋

IP，英文全寫為Internet Protocol，指TCP/IP網(wǎng)絡(luò)體系中的網(wǎng)際互聯(lián)協(xié)議，工作在OSI模型的網(wǎng)絡(luò)層（簡(jiǎn)單了解即可）。

IP地址：IP協(xié)議規(guī)定了所有連接到互聯(lián)網(wǎng)中的設(shè)備都必須擁有自己唯一的“身份號(hào)”—IP地址，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備間進(jìn)行信息交互時(shí)，必須在數(shù)據(jù)報(bào)文中設(shè)定目標(biāo)設(shè)備的IP地址方能將數(shù)據(jù)準(zhǔn)確傳輸至目標(biāo)設(shè)備，好比快遞必須填寫收件人地址，快遞員方能根據(jù)收件人地址將快遞順利送至收件人處。互聯(lián)網(wǎng)中的一臺(tái)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備可以擁有多個(gè)IP地址，但一個(gè)IP地址只能對(duì)應(yīng)一臺(tái)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，即IP地址具有唯一性：

IP地址唯一性

了解IP地址是什么之后，我們接著來看IP地址的編寫格式。

?IP地址如何構(gòu)成

IP地址是一串?dāng)?shù)字，遵循國(guó)際編寫規(guī)范，共由32位二進(jìn)制數(shù)字0/1組成（關(guān)于二進(jìn)制請(qǐng)參考：一文看懂計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)：從每位數(shù)永不大于9到二進(jìn)制0-1），每8位為一組，用圓點(diǎn)隔開。類似身份號(hào)碼的數(shù)據(jù)段（6位表示籍貫+8位表示出生年月+3位表示順序碼+1位校驗(yàn)碼），IP地址數(shù)據(jù)分為兩個(gè)功能段：

★ 網(wǎng)絡(luò)地址/網(wǎng)絡(luò)號(hào)+主機(jī)地址/主機(jī)號(hào)（共32位），共分為如下五大類，其中A/B/C類為常用IP地址：

A類IP地址：8位網(wǎng)絡(luò)地址+24位主機(jī)地址
B類IP地址：16位網(wǎng)絡(luò)地址+16位主機(jī)地址
C類IP地址：24位網(wǎng)絡(luò)地址+8位主機(jī)地址
D類IP地址為組播地址，E類IP地址為保留地址，不做介紹。

五類IP地址與范圍

IP地址編碼規(guī)范中規(guī)定：網(wǎng)絡(luò)地址和主機(jī)地址為全0為本地地址，表示本地網(wǎng)絡(luò)或主機(jī)；網(wǎng)絡(luò)地址和主機(jī)地址為全1為廣播地址，表示所有網(wǎng)站都可接收發(fā)出的信息，通常這兩種IP地址不能作為互聯(lián)網(wǎng)中的主機(jī)IP地址。因此，每類IP地址中除去這兩個(gè)，可計(jì)算出ABC三類IP地址的網(wǎng)絡(luò)地址數(shù)以及每個(gè)網(wǎng)絡(luò)地址中所能容納的主機(jī)數(shù)量：

A類IP地址：126（2^7-2）個(gè)網(wǎng)絡(luò)地址，可容納主機(jī) 16777214(2^24-2)臺(tái)
B類IP地址：16382（2^14-2）個(gè)網(wǎng)絡(luò)地址，可容納主機(jī) 65534(2^16-2)臺(tái)
C類IP地址：2097150（2^21-2）個(gè)網(wǎng)絡(luò)地址，可容納主機(jī) 254(2^8-2)臺(tái)

關(guān)于IP地址的分類(A-E)，子網(wǎng)劃分，主機(jī)容量計(jì)算，子網(wǎng)掩碼與IP地址、子網(wǎng)地址、網(wǎng)絡(luò)地址的關(guān)系等內(nèi)容詳見下節(jié)！

二、IP地址分類與子網(wǎng)劃分

本節(jié)內(nèi)容要求讀者具備二進(jìn)制知識(shí)，可參考：一文看懂計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)：從每位數(shù)永不大于9到二進(jìn)制0-1 那么下面將為大家詳細(xì)介紹IP地址的分類與子網(wǎng)劃分等技術(shù)內(nèi)容！

美國(guó)互聯(lián)網(wǎng)信息中心（InterNIC）統(tǒng)一管理全球的IP地址，并規(guī)定所有加入互聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備必須向其申請(qǐng)IP地址或者向當(dāng)?shù)氐男畔⒅行纳暾?qǐng)IP地址。當(dāng)然，如果只是在局域網(wǎng)中通信，便可以根據(jù)實(shí)際需要靈活的設(shè)計(jì)IP地址機(jī)制。下面為大家介紹一種簡(jiǎn)單的局域網(wǎng)IP地址劃分方案——子網(wǎng)掩碼編址：

子網(wǎng)掩碼示例

★ 子網(wǎng)掩碼：由除主機(jī)地址之外的所有位均為1構(gòu)成。

前文中我們已經(jīng)詳細(xì)介紹了IP地址的組成方式：網(wǎng)絡(luò)地址+主機(jī)地址，在上圖中的子網(wǎng)掩碼編址方案中，為了更靈活的分配主機(jī)數(shù)量，便將B類IP地址原本16位的主機(jī)地址進(jìn)一步的劃分為了：子地址掩+新主機(jī)地址，這樣就形成了網(wǎng)絡(luò)地址+子網(wǎng)地址+主機(jī)地址的三級(jí)IP地址格式，并定義了子網(wǎng)掩碼來實(shí)現(xiàn)三級(jí)尋址。為了讓大家更清楚其中的機(jī)制，我們將通過實(shí)際案例來詳細(xì)說明。

★ 大學(xué)IP地址三級(jí)尋址案例介紹

其實(shí)一個(gè)組織或者機(jī)構(gòu)向當(dāng)?shù)豊IC申請(qǐng)的IP地址都是網(wǎng)絡(luò)地址，獲得網(wǎng)絡(luò)地址后，那么該網(wǎng)絡(luò)地址對(duì)應(yīng)的所有IP地址都將被互聯(lián)網(wǎng)視為本機(jī)構(gòu)或組織內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，如：

某所大學(xué)共有四個(gè)學(xué)院，學(xué)校向當(dāng)?shù)匦畔⒅行纳暾?qǐng)了一個(gè)B類網(wǎng)絡(luò)地址—128.1.0.0，即學(xué)校所有主機(jī)的IP地址都在128.1.0.0~128.1.255.255范圍內(nèi)，學(xué)校計(jì)劃采用三級(jí)尋址方式將申請(qǐng)到的IP地址分為四個(gè)子網(wǎng)分配給對(duì)應(yīng)的學(xué)院使用，那么如何劃分呢？

從前文我們已經(jīng)知道B類IP地址中網(wǎng)絡(luò)地址和主機(jī)地址各占16位，所以信息中心給該院校分配的IP地址對(duì)應(yīng)的：

網(wǎng)絡(luò)地址為：128.1 等價(jià)于 10000000.00000001
主機(jī)地址為：0.0~255.255 等價(jià)于 000000000.00000000~11111111.11111111

我們已經(jīng)知道三級(jí)尋址要求將主機(jī)地址進(jìn)一步劃分為：子網(wǎng)地址+新主機(jī)地址，學(xué)校要求劃分四個(gè)子網(wǎng)給四個(gè)學(xué)院，那么我們從原主機(jī)地址中劃出兩位（00,01,10,11）即可構(gòu)成四個(gè)子網(wǎng)，那么新的三級(jí)IP地址結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)的：

網(wǎng)絡(luò)地址為：128.1 等價(jià)于 10000000.00000001
子網(wǎng)地址為：0~3 等價(jià)于00~11
新主機(jī)地址(14位)：0000000.00000000~111111.11111111
子網(wǎng)掩碼為：255.255.192.0 等價(jià)于 11111111.11111111.11000000.00000000

圖解如下：

三級(jí)IP尋址案例分析

三級(jí)IP地址尋址機(jī)制中的子網(wǎng)地址只對(duì)內(nèi)部有效，互聯(lián)網(wǎng)始終認(rèn)為學(xué)校網(wǎng)絡(luò)地址是128.0.0.0，并沒有子網(wǎng)地址。當(dāng)互聯(lián)網(wǎng)中的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備向?qū)W校內(nèi)的主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，在IP數(shù)據(jù)包抵達(dá)學(xué)校網(wǎng)絡(luò)時(shí)，邊界路由器將讀取IP數(shù)據(jù)包中的IP地址，并與學(xué)校的子網(wǎng)掩碼進(jìn)行“與”操作，得到的結(jié)果就是學(xué)院子網(wǎng)，然后路由器再根據(jù)子網(wǎng)將該IP數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)到對(duì)應(yīng)的學(xué)院，再由學(xué)院子網(wǎng)將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)給目標(biāo)主機(jī)，以此完成Internet主機(jī)向?qū)W校內(nèi)主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)的過程。

相信通過上述案例分析，讀者朋友們對(duì)于IP地址的劃分與子網(wǎng)掩碼都有了時(shí)刻認(rèn)識(shí)，其實(shí)本節(jié)內(nèi)容只是拋磚引玉，以上述內(nèi)容為基礎(chǔ)，感興趣的讀者可以自行學(xué)習(xí)另一種更為有效的IP地址編址方案——可變長(zhǎng)子網(wǎng)掩碼編址！該方案可以充分利用IP地址資源，減少IP地址浪費(fèi)現(xiàn)象。限于篇幅，本文不做詳述。

三、為什么要使用IP地址？

關(guān)于這個(gè)問題，其實(shí)在之前的文章中已經(jīng)有所提及，在實(shí)際使用Internet的過程中，雖然用戶是很少需要直接使用IP地址的，比如上網(wǎng)，用戶都是通過網(wǎng)址來獲取信息，但其實(shí)網(wǎng)址最后都是映射為IP地址的，參見：一文看懂：網(wǎng)址，URL，域名，IP地址，DNS，域名解析，所以互聯(lián)網(wǎng)用戶所有的網(wǎng)絡(luò)行為進(jìn)行的數(shù)據(jù)傳輸都是需要使用IP地址進(jìn)行的。那么這是為什么呢？

為什么要用IP地址？

原因解答：

首先我們要明確一點(diǎn)：普通互聯(lián)網(wǎng)用戶所接觸的所有互聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備都是基于TCP/IP協(xié)議的，當(dāng)然相關(guān)專業(yè)人員會(huì)用到更多的協(xié)議，如：DHCP(動(dòng)態(tài)主機(jī)分配協(xié)議) 、FTP（File Transfer Protocol）文件傳輸協(xié)議、HTTP （Hypertext Transfer Protocol）超文本傳輸協(xié)議等等。而在TCP/IP協(xié)議中約定所有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸必不可少IP地址，如計(jì)算機(jī)與手機(jī)，計(jì)算機(jī)與服務(wù)器，計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)之間通信都需要IP地址，必不可少。IP地址作為互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備通信中目的設(shè)備的唯一網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)，必不可少（重要的事情說三遍），否則IP數(shù)據(jù)包將如同無頭蒼蠅，在互聯(lián)網(wǎng)中胡沖亂撞，永遠(yuǎn)無法抵達(dá)目標(biāo)設(shè)備。

IP數(shù)據(jù)報(bào)幀格式

四、全球IP地址總量與使用量

? 全球IP地址總量

本文所述的IP地址均為IPv4版本，前文已經(jīng)說明：IPv4地址共分為四段，每段數(shù)值范圍為0~255共256個(gè)，四段IP地址的數(shù)量=256的四次方，近42億多（實(shí)質(zhì)是32位二進(jìn)制，總IP個(gè)數(shù)=2的32次方），去除一些不可用的IP，全球可用IP地址總量約40億左右。

? 全球已使用的IP地址數(shù)量

通過BCZS可以查詢到全球各城市IP地址使用量（有的國(guó)家竟然只有幾個(gè)IP地址）：

全球各國(guó)IP地址使用量

具體IP地址的詳細(xì)數(shù)據(jù)查詢：

本機(jī)的IP地址信息示例

五、如何查看/修改IP地址

以計(jì)算機(jī)為例來講解如何查詢并修改IP地址，附帶手機(jī)上的IP地址查看與修改

? 計(jì)算機(jī)IP地址查詢——直接圖解

控制面板的打開方式：Win鍵（鍵盤左、右下角的win標(biāo)識(shí)鍵）+R鍵，輸入“control”回車即可

查看計(jì)算機(jī)IP地址方式

? 手機(jī)IP地址查看

手機(jī)上如果使用wifi是可以查看IP地址的，如果使用移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)則沒有查看IP地址的必要，所以不做介紹。

手機(jī)IP地址查看

? IP地址修改

正常情況下，手機(jī)是不需要修改IP地址的，除非設(shè)置代理抓包或相關(guān)專業(yè)技術(shù)人員需要，所以這里只介紹計(jì)算機(jī)上IP地址的修改操作：

計(jì)算機(jī)修改的IP地址一般上都是B類或者C類
B類默認(rèn)子網(wǎng)掩碼：255.255.0.0
C類默認(rèn)子網(wǎng)掩碼：255.255.255.0
默認(rèn)網(wǎng)關(guān)：IP地址最后一段為1，如IP為192.168.1.x，默認(rèn)網(wǎng)關(guān)都是192.168.1.1

修改計(jì)算機(jī)IP地址

六、路由器與IP地址

IP地址與我們普通用戶關(guān)系最緊密的莫過于家庭路由器的IP地址設(shè)置與分配，關(guān)于家庭路由器的設(shè)置，可以參考之前的文章：三分鐘學(xué)會(huì)路由器各參數(shù)功能及設(shè)置方法，可應(yīng)付所有路由器設(shè)置！，現(xiàn)在的家庭路由器安裝設(shè)置變得越來越簡(jiǎn)單了，只需要設(shè)置一個(gè)寬帶賬戶即可，所以本文只做原理性講解。

家庭用戶的IP地址不像企業(yè)、組織或者機(jī)構(gòu)，并非申請(qǐng)一個(gè)地址段，而是由運(yùn)營(yíng)商分配的一個(gè)具體地址，如：183.185.21.171。由于IP地址具有唯一性，因此如果不使用路由器，那么一個(gè)家庭寬帶只能有一臺(tái)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備能夠訪問互聯(lián)網(wǎng)，而寬帶通過路由器之后，便能夠允許多臺(tái)設(shè)備同時(shí)訪問互聯(lián)網(wǎng)，這是為什么呢？

路由器相當(dāng)于一個(gè)水池，運(yùn)營(yíng)商分配的寬帶接入路由器后，路由器可以根據(jù)自身的地址池重新分配一批IP地址出去，這些IP地址就是我們手機(jī)、計(jì)算機(jī)、電視所獲取到的IP地址。