IP 地址，是一個大家都耳熟能詳?shù)拿~。以生活舉例，IP 在互聯(lián)網(wǎng)中的作用就像是寄件時的收件人地址和寄件人地址，收件人地址讓信件可以被正確送達，寄件人地址則讓收到信的人可以回信。

IP 地址作為每一個互聯(lián)網(wǎng)設備都擁有的，獨一無二的地址，其本質(zhì)是 TCP/IP 協(xié)議族中網(wǎng)絡層的協(xié)議，也是 TCP/IP 協(xié)議族的核心協(xié)議。自 1981 年 Jon Postel 在 RFC791 中定義了第一次定義了 IP，到現(xiàn)在 IP 已經(jīng)是現(xiàn)今互聯(lián)網(wǎng)技術的基礎。目前的全球互聯(lián)網(wǎng)所采用的協(xié)議族是 TCP/IP 協(xié)議族。而 IPv4 是互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議（Internet Protocol，IP）的第四版。

IP 地址的表示方式

IPv4 地址（下文統(tǒng)稱 IP 地址）是一個 32 位的二進制數(shù)表示的地址。因此，除了全 0 地址用來表示一個無效的，未知的，或者不可用的目標外，IPv4 一共擁有 2^32-1 個地址。它通常都是如下的樣子：

01111111000000000000000000000001顯而易見，直接展示完整 32 位的 IP 地址既不直觀也不好記憶。所以為了方便使用，我們把這 32 位二進制數(shù)分成八位一組，稱之為八位組（octet）。每個八位組書寫時用點分十進制的格式標識。每個八位組取值為0000000011111111（二進制數(shù)），使用十進制數(shù)表示則值為 0255。這就讓 IP 地址變成了下面的樣子：

01111111 00000000 00000000 00000001而因為二進制與十進制的轉化非常簡單，只需要用二進制數(shù)的每一位乘以 2 的 N 次方即可，這其中的 N 是相應的位，從低位到高位以 0 次方開始，將二進制是 1 的每位結果相加得到的就是相應的十進制數(shù)。

把 32 位的二進制數(shù)的 IP 地址使用點分十進制來標識，除了全 0，這個范圍是從 000.000.000.001 到 255.255.255.255。然后再進一步的優(yōu)化，例如對于 000.000.000.001，每個八位組中，高位的 0 可以不用寫出，即為 0.0.0.1。這一步步的最終讓 IP 地址變成了現(xiàn)在我們最熟悉的樣子，比如10.0.0.1、192.168.33.44 這類。順帶一提我們上面舉例用的 IP 地址轉換為點分十進制后，就是大名鼎鼎的本機回送地址，這個地址是筑基內(nèi)部的 IP 地址，主要用于網(wǎng)絡軟件測試以及本地機進程間通信，無論什么程序，一旦使用回送地址發(fā)送數(shù)據(jù)，協(xié)議軟件立即返回之，不進行任何網(wǎng)絡傳輸。

127.0.0.1IP 地址的結構

看到這里大家自然就會想到，除了本機地址，IP 還有其他地址嗎？沒想到吧，真的有。IP 地址可以劃分為兩個部分 ：網(wǎng)絡地址和主機地址。

●?網(wǎng)絡地址：表示主機所在的網(wǎng)絡區(qū)域

●?主機地址：主機在網(wǎng)絡區(qū)域中的具體邏輯位置

如果我們把 IP 地址和電話號碼做類比：電話號碼 0571-81020204 中，0571 是區(qū)號，代表浙江杭州，類似于 IP 地址中的網(wǎng)絡地址部分。81020204 是杭州市內(nèi)某一個電話機的確切號碼，這就類似于 IP 地址中的主機地址部分。

當 IP 數(shù)據(jù)包在網(wǎng)絡中傳遞時，路由器只關心目的 IP 地址的網(wǎng)絡地址部分，通過識別 IP 地址的網(wǎng)絡部分，來為 IP 數(shù)據(jù)包進行路由操作。當數(shù)據(jù)包達到了目的的網(wǎng)段以后，才通過 IP 地址的主機部分查找具體的接收主機。

那么，對于 IP 地址來說，哪幾位是網(wǎng)絡部分，哪幾位是主機部分呢？這就需要根據(jù)網(wǎng)絡規(guī)模和實際需求來劃分了。

IP 地址的分類

IP 在被設計時，將 IP 地址分成五個等級（Class A、B、C、D、E）。一般常用的是 A、B、C 這三種等級的 IP 地址，分別適用在大、中、小型網(wǎng)絡。在申請 IP 地址時，會由負責管理 IP 地址的機構，依照申請者所需要的網(wǎng)絡規(guī)模，賦予不同等級的 IP 地址。

A、B、C類的網(wǎng)絡部分和主機部分的長短各不相同，網(wǎng)絡地址越短，對應的可分配的主機地址就會越多。

在A、B、C 類地址中，有一部分被用做了私有地址。私有地址又稱為私網(wǎng)地址或假地址，是指不在互聯(lián)網(wǎng)上使用的，僅在企業(yè)或組織內(nèi)部局域網(wǎng)上使用的 IP 地址。與之對應的，可以在互聯(lián)網(wǎng)上使用的 IP 地址稱為公網(wǎng)地址或真地址。私有地址的存在讓局域網(wǎng)中的主機不需要全部分配互聯(lián)網(wǎng)的可用地址，從而節(jié)約有限的 IP 地址資源。

IP 地址的未來

我們前面提到 IPv4 一共擁有 2^32-1 個地址。這個數(shù)量乍一眼看上去是很多的，但是考慮到現(xiàn)在每一個手機，每一臺電腦，甚至每一個冰箱都會接入網(wǎng)絡，都需要一個 IP 地址，那這個數(shù)量一下子就不夠用了。

2011 年 2 月 3 日，全球 IP 地址分配機構 IANA（Internet Assigned Numbers Authority）就宣布其地址池中的 IPv4 地址分配完畢了。2011 年 4 月 15 日，亞太互聯(lián)網(wǎng)絡信息中心（APNIC）在 2012 年 9 月 14 日為歐洲網(wǎng)絡信息中心（RIPE NCC）分配了最后一個 IPv4 區(qū)塊，在 2014 年 6 月 10 日為拉丁美洲和加勒比海（LACNIC）分配了最后一個 IPv4 區(qū)塊。2015 年 9 月 24 日為北美分配 IPv4 區(qū)塊，2019 年 11 月 26 日，歐洲 RIPE NCC 終于耗盡了存儲。

沒有了 IP 地址新的設備就無法接入互聯(lián)網(wǎng)，為了解決這個問題我們開始擁抱 IPv6。IPv6 的地址數(shù)量是 IPv4 的 2 的 96 次方倍，不用再擔心地址枯竭的問題。