5分钟认识IP地址 全称（Internet Protocol Address）

IP 地址全称 Internet Protocol Address，是指互联网协议地址，又译为网际协议地址，用来唯一标识互联网中的一个网络和一台主机。每个房子都有门牌号，而 IP 地址就是网络门牌号。在浩瀚的互联网世界里，每一台联网的设备，无论是你的手机、电脑，还是家里的智能电视、摄像头，都需要一个类似的网络门牌号，才能相互找到对方并进行通信。

我们现在最常用的 IP 地址版本，叫做IPv4，也就是互联网协议第四版。它的标准形态是 32 位的二进制数，也就是 32 个由 0 和 1 组成的数字。但是人类看 32 个 0 和 1 会疯掉，所以我们为了方便记忆，把它分成了四段，每段 8 位，中间用圆点隔开，然后把每段的二进制转换成十进制，这就是我们看到的点分十进制表示法，比如 192.168.0.1。每一段 8 位数字的范围最小是 0，最大是 255。为什么是 255？因为 8 个二进制的0 和 1，算成十进制就是 255。所以如果你看到某个 IP 地址里出现了 256 或者 300，那它一定是错的。

IP 地址不仅仅是一串流水号，它内部是有逻辑结构的，它由两部分组成：网络位和主机位。网络位用来标识设备所在的网络，相当于咱们的小区地址，同一网络内的所有设备，网络位是相同的；主机位用来标识网络内的具体设备，相当于咱们的门牌号，同一网络内的设备主机位必须唯一，不能重复。那怎么区分哪部分是网络位，哪部分是主机位？靠子网掩码。子网掩码也是 32 位、点分十进制格式，和 IP 地址一一对应。规则很简单：子网掩码中，255 对应的 IP 地址部分是网络位，0 对应的部分是主机位。举个例子，IP 地址 192.168.1.100，子网掩码 255.255.255.0，子网掩码前三段是 255，对应 IP 前三段是网络位 192.168.1，最后一段是主机位 100。子网掩码 255.255.255.0 转换成二进制是 24 个 1，这就有了 IP 地址和子网掩码更简化的写法，即CIDR格式，就是用 IP 地址加网络位长度来表示网络，比如 192.168.1.0/24，比写 IP 加子网掩码更简洁，现在网络配置中都常用这种格式。192.168.1.0/24 表示前 24 位是网络位，后 8 位是主机位，后 8 位一共可以有 255 个地址，但在这个网络内最多能容纳 254 台设备，因为 255 是预留的，是广播地址，不能分配给设备。所以子网掩码的作用，就是用来划分网络大小的，它决定了一个局域网里能有多少台网络设备同时存在。

接下来我们需要理解 IP 地址中一个关键的分类：公网 IP 地址和私网 IP 地址。公网 IP 地址，就像是你在互联网世界里的全球唯一身份证号，它由运营商分配，可以直接在互联网上被路由和访问；私网 IP 地址则是为了在内部网络，比如你的家庭、公司或学校局域网中使用而保留的地址段，它们无法在互联网上直接使用。你家里的手机、电脑获取到的就是路由器分配的私网 IP，当你的设备要访问外网时，路由器会通过NAT技术，将你的私网 IP 转换成公网 IP 再发出去。

在 IP 地址的家族里，有几个特殊 IP 地址你需要了解一下。第一个是 127.0.0.1，这个地址叫回环地址，它代表我自己，无论你的电脑有没有联网，你 ping 这个地址永远是通的，通常程序员用来测试本地的网络程序正不正常。第二个是 0.0.0.0，这个地址比较抽象，它通常代表任意地址或者本机所有 IP，如果你在服务器上配置程序监听 0.0.0.0，意思就是不管外面的连接从哪个网卡进来，我都接待。第三个是 255.255.255.255，这是受限广播地址，如果你朝这个地址发数据，这就相当于在村口拿着大喇叭喊话，同一个局域网里的所有设备都能收到这条消息。

讲到这里，我们一直在聊 IPv4，但是 IPv4 地址只有 43 亿个，早就枯竭了。虽然我们用 NAT 技术续命了很久，但这不是长久之计，于是IPv6应运而生。IPv4 是 32 位，而 IPv6 是 128 位，这个数字大到什么程度呢？有一个著名的比喻：IPv6 可以让地球上的每一粒沙子都拥有一个独立的 IP 地址。IPv6 不仅数量无限，而且更安全、速度更快、配置也更简单。虽然现在我们还在 IPv4 和 IPv6 共存的过渡期，但你会发现现在的手机 4G、5G 网络以及家庭宽带都已经分配了 IPv6 地址。未来每一台冰箱、每一盏路灯，都可以拥有一个全球唯一的公网 IP，这将是万物互联的基础。