IP 地址：含義、類型、工作原理等

Internet 上的每台設備都使用 IP 地址，因此了解它是什麼以及您可以做什麼和不能做什麼很重要。

什麼是 IP 地址？

IP 地址或 Internet 協議地址是分配給連接到 Internet 並使用 Internet 協議與其他計算機通信的任何計算設備的數字標籤，例如 127.0.0.1。

Internet 協議是用於在構成 Internet 的計算機和網絡路由器之間中繼信息的既定標準。 沒有 Internet 協議和 IP 地址系統，就沒有您今天所知道的 Internet。

這篇文章仔細研究了 IP 地址，以更清楚地了解它們的體系結構和特徵，以便您可以充分利用它們。

IPv4 或 Internet 協議版本 4 於 1982 年在 SATNET 和 1983 年在 ARPANET 上首次推出。 快進到今天，它是處理當前大多數 Internet 流量的相同協議。

為了使 Internet 上的通信快速高效，Internet 協議版本 4 (IPv4) 包括一個 Internet 協議 (IP) 地址系統，該系統為每台計算機提供一個數字標識符，就像電話號碼一樣。 這使得 Internet 上的每台計算機都可以與任何其他計算機連接，只要它知道自己的 IP 地址即可。

127.0.0.1 是 IP 地址的典型示例。 但是，此接口會自動保留供您計算機的環回接口使用，該接口是處理同一設備內所有數據路由的虛擬網絡。 它是在同一台計算機或移動設備上訪問所有網絡服務的地址。

因此，如果您想在筆記本電腦或 Android 設備上運行 Web 服務器，例如，您的 Apache Web 服務器將監聽 127.0.0.1:80 上的傳入連接。 :80 代表端口 80，而 127.0.0.1 代表同一設備或家庭網絡或本地主機。

（請參閱下面的 IP 地址和端口）

IPv4 地址範圍從 0.0.0.0 到 255.255.255.255。 第二種地址稱為 IPv6，雖然比 IPv4 更先進，但遺憾的是沒有得到廣泛使用。

IPv4 與 IPv6

IPv4 或互聯網協議版本 4 是互聯網上使用最廣泛的尋址系統。 它使用 32 位尋址系統，以四個八位字節排列。 這裡的八位字節是一組 8 位，二進制格式的最大值為 11111111，十進制格式僅為 255。

IPv4 地址以十進制格式書寫，便於人類閱讀。 否則，其十進制的最高地址值 255.255.255.255 將是二進制的 11111111.11111111.11111111.11111111。 工作起來很痛苦。

總的來說，IPv4 尋址系統最多允許大約 40 億個唯一地址，這看起來可能很多，但考慮到每年上線的 IoT 設備數量時就更少了。 此外，它還細分為多個類別，您可以從下表中推斷出這一點。

表 1. IPv4 因特網地址範圍

另一方面，IPv6 是一個 128 位尋址系統，最多支持 3.4 x 10 ^{38 個}設備。 這是 3.4 乘以 38 個零——足以為世界上所有計算機、平板電腦、手機、物聯網設備和無人機提供 IP 地址多倍的地址。

典型的 IPv6 地址由八組四個十六進制數字組成，這些數字由冒號分隔。 因此，示例 IPv6 地址如下所示：

1aa1:0db8:02fa:0bc3:0000:8a2e:0730:7345

IP地址的類型

IP地址有四種主要類型——即動態、靜態、私有和公共。 然而，大量的使用場景產生了許多不同的IP相關標籤。 因此，以下是您會發現的最流行的 IP 地址類型及其含義。

1.動態IP地址

現在大多數 Internet 服務提供商都提供動態 IP 地址。 該系統使用 DHCP（動態主機配置協議）服務器在每次登錄到提供商網絡時為您的設備分配一個新的 IP 地址。 而且這個 IP 通常會持續到您的瀏覽會話結束。

2.靜態IP地址

分配給特定設備且不會更改的特定地址。 它用於通過 Internet 識別該設備，直到網絡管理員更改它為止。

3.私有IP地址

這種類型的地址用於識別封閉網絡（例如家庭或辦公室網絡）內的設備。 具有私有 IP 的設備無法被 Internet 上的其他計算機訪問。

4.公網IP地址

這是分配給連接到 Internet 的設備的地址。 任何其他計算機都可以從世界任何地方連接到它。

5.共享IP地址

顧名思義，這是一個由多個在線服務共享的 IP 地址。 廉價的託管服務通常將許多網站捆綁到一個共享的 IP 地址中，並自動將數據路由到其中的不同域。

6. 專屬IP

與多個域使用相同 IP 的共享 IP 地址不同，專用 IP 地址指向單個域名。 專用 IP 地址通常表明業務嚴肅。

7.廣播IP地址

這是一個地址，用於向網絡上的所有用戶發送消息。 它僅在 IPv4 上可用，但在 IPv6 上不可用。

8. 組播 IP 地址

這是網絡上的一組設備可以立即接收消息的地址。 與所有主機的廣播地址不同，只有感興趣的設備才能接收多播數據，而且發送方只需傳輸一次數據。 多播 IP 通常用於流式傳輸音樂和視頻。

IP 地址的工作原理

IP 地址根據網絡的大小分配給網絡。 以地址範圍為例：

從 212.0.0.1 到 212.255.255.255

可以分配給名為 XYZ Incorporated 的網絡。 此外，XYZ Inc. 現在可以在其網絡用戶之間分配其 IP 地址，或者如果用戶多於可用 IP 地址，則可以使用 DHCP 服務器實施動態 IP 分配系統。

現在，任何時候互聯網設備請求連接到該範圍內的號碼時，數據傳輸都是根據互聯網協議進行的。 在這裡，每個通信都分為包含標頭和有效負載的數據包。

每個網際協議傳輸包的包頭部分包括一個目的IP地址和一個源IP地址。 有效載荷部分是網絡傳輸的實際數據。 Internet 協議的設計方式使得每個網絡節點繼續將其接收到的數據傳輸到最近的最佳節點。

由於 XYZ 公司數據中心的物理位置是已知的，因此數據最終將通過路由器到達它。 然後 XYZ Inc. 現在必須將數據進一步路由到其特定用戶的位置——指定為接收者的位置。

IP 地址和域名

您一定已經註意到，大多數網站並不宣傳其 IP 地址，而是宣傳其域名，例如 TargetTrend.com 或 Google.com 或 Twitter.com

原因是在 Internet 協議之上建立了一個新的通信層，稱為萬維網。 這部分互聯網使用超文本傳輸協議（HTTP）、文件傳輸協議（FTP）等協議，以互聯網協議為傳輸基礎，使文檔在互聯網上的傳輸變得容易。

它還包括一個域名系統，它允許您簡單地輸入一個域，後台運行的協議將處理其餘部分。

例如，當您在瀏覽器中輸入 Twitter.com 時，您的計算機將首先檢查其本地緩存，看看是否有 Twitter IP 地址的最新副本。 如果是，那麼它將使用它。 如果沒有，它將向您的 ISP 或您選擇的域名系統 (DNS) 服務器發送請求。

DNS 服務器系統與根名稱服務器和頂級域 (TLD) 名稱服務器一起工作，將所有域名解析為 IP 地址。 請注意，TLD 名稱服務器負責每個頂級域，例如 .com、.org、.ru 或 .co.uk。

IP 地址和端口

另一種自帶IP號的通訊系統是通訊端口。 與 USB 和串行端口等物理計算機端口一樣，軟件端口用於通信並作為 IP 號的擴展。

儘管您可以為個人應用程序開發打開和使用您喜歡的任何端口號，但端口號通常分配給特定的服務。 例如，端口 80 用於 HTTP，端口 22 用於 Telnet，端口 25 用於 SMPT 電子郵件。

因此，當您連接到位於 http://localhost/index.html 的 Web 服務器時，您的 Web 客戶端或瀏覽器正在向 127.0.0.1:80 發送 HTTP 請求。 當您通過簡單郵件傳輸協議 (SMPT) 連接到本地網絡上的郵件服務器時，您的郵件客戶端將向 127.0.0.1:25 發送請求。

以下是最受歡迎的端口及其編號的列表。

表 2. 流行的 Internet 協議通信端口

經常問的問題

以下是有關 IP 地址的一些最常見問題。

結論

在這篇關於 IP 地址及其工作原理的文章的總結中，您已經看到它們只是網絡上設備的數字標識符。

互聯網協議及其相關技術是浩瀚無邊的。 所以，你使用它們做什麼以及你如何做，都取決於你和你在做什麼。