什么是IP地址？

IP 地址可以是动态的或静态的。静态地址是永久分配的地址。由互联网服务提供商分配的静态 IP 地址很少见。您可以为本地网络上的设备分配静态 IP 地址，但如果您在不充分了解 TCP/IP 的情况下使用它，可能会导致网络问题。

动态 IP 地址最常见。它们由网络上运行的服务——动态主机配置协议 (DHCP) 分配。DHCP 通常在网络硬件（如路由器）或专用 DHCP 服务器上运行。

动态 IP 地址采用租用系统发放，这意味着该 IP 地址仅在有限时间内有效。如果租约到期，计算机将自动请求新的租约。有时，这也意味着计算机将获得新的 IP 地址，特别是如果计算机在租约期间断开了网络连接。

此过程通常对用户是透明的，除非计算机警告网络上存在 IP 地址冲突（两台计算机使用相同的 IP 地址）。地址冲突很少见，今天的技术通常会自动修复这个问题。

接下来，让我们仔细研究 IP 地址的重要组成部分以及某些地址的特殊作用。

前面您了解到，IPv4 地址代表四个八位二进制数。这意味着每个数字在二进制中可以是 00000000 到 11111111，或者在十进制（基数为 10）中是 0 到 255。换句话说，就是从 0.0.0.0 到 255.255.255.255。

然而，该范围内的某些数字在 TCP/IP 网络上保留用于特定目的。这些保留由 TCP/IP 地址分配机构——互联网号码分配局 (IANA) 认可。四项具体保留包括以下内容

其他 IP 地址保留用于子网类别。子网是通过路由器连接到更大网络的计算机小网络。子网可以有自己的地址系统，这样同一子网上的计算机可以快速通信，而无需通过更大的网络发送数据。

TCP/IP 网络（包括互联网）上的路由器配置为识别一个或多个子网并适当地路由网络流量。以下是为子网保留的 IP 地址

前三类（A、B 和 C 类）是创建子网时最常用的。稍后，我们将了解子网如何使用这些地址。IANA 已在互联网工程任务组 (IETF) 文档 RFC 5771 中概述了组播地址的具体用途。然而，自 1989 年在 RFC 1112 文档中保留该地址块以来，它尚未指定 E 类地址的用途或未来计划。在 IPv6 之前，互联网上充满了关于 IANA 是否应将 E 类地址发布供一般使用的争论。

接下来，让我们看看子网是如何工作的，并找出互联网上那些非保留 IP 地址的归属。

以下是一个您家中计算机上可能有的子网 IP 地址示例，如果您在 ISP 连接和计算机之间使用路由器（无线或有线）

除了保留 IP 地址外，IANA 还负责将 IP 地址块分配给某些实体，通常是商业或政府组织。您的互联网服务提供商 (ISP) 可能是这些实体之一，或者它可能是这些实体控制的更大地址块的一部分。当您连接到互联网时，您的 ISP 会为您分配其中一个地址。您可以在 IANA 网站上查看 IPv4 地址的 IANA 分配和保留的完整列表 [来源：IANA]。

如果您只连接一台计算机到互联网，该计算机可以使用您的 ISP 提供的地址。然而，现在许多家庭使用路由器在多台计算机之间共享一个互联网连接。

如果您使用路由器共享互联网连接，路由器会直接从 ISP 获取 IP 地址。然后，它会为连接到该路由器的所有计算机创建和管理一个子网。如果您计算机的地址属于前面列出的保留子网范围之一，那么您是通过路由器连接，而不是直接连接到互联网。

子网上的 IP 地址有两个部分：网络和节点。网络部分标识子网本身。节点（也称为主机）是连接到网络并需要唯一地址的单个计算机设备。每台计算机都知道如何使用子网掩码将 IP 地址的两个部分分开。子网掩码看起来有点像 IP 地址，但它实际上只是一个过滤器，用于确定 IP 地址的哪一部分指定网络和节点 [来源：Solarwinds]。

子网掩码由一系列 1 位后跟一系列 0 位组成。1 位表示应掩盖 IP 地址中的网络位，仅显示识别该网络上唯一节点的位。在 IPv4 标准中，最常用的子网掩码具有完整的 1 和 0 八位组，如下所示

设置大型网络的人员会根据所需的子网或节点数量来确定最适合的子网掩码。对于更多子网，请为网络使用更多位；对于每个子网更多节点，请为节点使用更多位。这可能意味着使用非标准掩码值。例如，如果您想为网络使用 10 位，为节点使用 22 位，您的子网掩码值将需要在第二个八位组中使用 11000000，从而得到子网掩码值为 255.192.0.0。

关于子网中 IP 地址的另一个重要注意事项是，第一个和最后一个地址是保留的。第一个地址标识子网本身，最后一个地址标识该子网中系统的广播地址。

学习区分私有 IP 地址和公共 IP 地址也很重要。这些分类服务于不同的目的，两者都是设备如何通过互联网和在本地网络内通信的基础 [来源：Mitchell]。

分配与注册

公共 IP 地址是全球唯一的，必须在互联网号码分配局或本地互联网注册机构注册。这样做是为了确保每个公共 IP 地址都是独特的，并且可以通过互联网访问。

另一方面，私有 IP 地址不受中央机构注册或控制。它们被分配用于私有网络内部，例如家庭、学校和办公室中的网络。

可访问性和范围

如上所述，公共 IP 地址可以通过互联网访问，这使得它们对于外部网络通信至关重要。它们被分配给需要从本地网络外部直接访问的设备。这包括诸如网络服务器、电子邮件服务器以及将本地网络连接到互联网的路由器等。

私有 IP 地址允许同一网络内的多个设备相互通信。这些地址无法直接从网络外部访问。

安全性与成本

公共 IP 地址的公共性质要求进行细致管理。防火墙、入侵检测系统和其他安全措施通常是必需的，以保护具有公共 IP 的设备免受安全威胁的未经授权访问。

同样，私有 IP 地址在封闭电路中运行，这创造了一种隔离级别，使其更安全。此外，由于私有 IP 地址是免费的且可在不同网络中重复使用，它们有助于节约有限的公共 IP 地址供应，并降低组织和个人的成本。

在现代通信中，很少有概念能像互联网协议地址那样核心。IP 地址使全球设备能够瞬间找到并相互通信！尽管互联网已经发展到如此程度，IP 地址仍然是不可或缺的齿轮，使互联网的车轮持续运转。

正如您所了解的，IP 地址是支撑我们数字世界连接性和功能的基石。通过剖析 IP 地址的性质和功能，我们不仅能更深入地理解其运作机制，还能更有信心地驾驭和塑造通信领域。