一篇搞懂计算机网络之IP协议

目录

一. IP地址结构

核心规则

例子拆解

IPV4 vs IPV6

二. 子网掩码

拆分规则

常见子网掩码

公网IP vs 私网IP

三. 特殊的IP地址

IP协议是计算机网络中网络层的主要协议，全名叫互联网协议地址。用于唯一标识互联网中的一个网络或一台主机。就类似于身份证，每一个人都用属于自己唯一的身份证，不会与别人重复。接下来我们会从IP地址的结构，子网掩码，特殊的IP地址这几个方向向你介绍IP协议。让你在这方面有个基础了解。

注意：目前我们属于IPV4向IPV6过渡阶段，所以我们先以IPV4为例来介绍。

一. IP地址结构

192.168.1.1这就是一个常见的IP地址

核心规则

1. IPv4 地址总长度是32 位二进制数
2. 为了方便人记，把 32 位分成4 个 8 位的小段，每一段转成 0~255 的十进制数，用点隔开，这就是 “点分十进制”
3. 每一段的取值范围：0~255（因为 8 位二进制最大是11111111，转十进制就是 255）

例子拆解

192.168.1.1转成二进制就是：11000000.10101000.00000001.00000001

• 第 1 段：192 → 11000000
• 第 2 段：168 → 10101000
• 第 3 段：1 → 00000001
• 第 4 段：1 → 00000001

IPV4 vs IPV6

IPV4的32位能表示多少个地址呢？答案是约等于42亿个。现在早就不够用了，所以升级到了IPV6，IPV6有128位，它能给地球上的每一粒沙子都标上地址，可以看成是无限的。

二. 子网掩码

子网掩码的唯一作用：把 IP 地址分成「网络 ID」和「主机 ID」两部分。我们还是以身份证的例子举例。（这里抛开了人员流入等现实场景，就当是当地土著对应当地的身份证）

• 网络 ID = 每个省份特有的身份证开头（比如北京：110 ，上海：310）
• 主机 ID = 每一个当地土著具体的身份证（比如一个北京人：110xxxxxxxxxxxxxxx，一个上海人：310xxxxxxxxxxxxxxx）。
• 路由器 = 普通话。

同一个网络ID下的设备是可以互相通信的，但是不同的网络ID下的设备想要通信就必须借助路由器。就像上海人想和广东人说话，上海人讲上海话，广东人讲粤语，互相都听不懂，所以都要转换成普通话来交流，这里的普通话就可以看成路由器。

拆分规则

子网掩码里是 255 的部分，对应 IP 的网络位；是 0 的部分，对应 IP 的主机位

• IP 地址：192.168.1.1
• 子网掩码：255.255.255.0
• 拆分结果：
  • 网络 ID（小区）：192.168.1（前三个 255 对应）
  • 主机 ID（门牌号）：1（最后一个 0 对应）

常见子网掩码

• 255.255.255.0：前 3 段是网络位，最后 1 段是主机位 → 一个网络最多能装 254 台设备（全 0 是网络地址，全 1 是广播地址，不能用）
• 255.255.0.0：前 2 段是网络位，后 2 段是主机位 → 一个网络最多能装 65534 台设备

公网IP vs 私网IP

三. 特殊的IP地址

• 127.0.0.1：本机回环地址，自己访问自己用的（比如你在电脑上跑一个网站，就可以用这个地址打开）
• 255.255.255.255：广播地址，给同一个局域网里所有设备发消息用的
• 0.0.0.0：任意地址