IPV4地址说明

设想一个场景:
你有两台电脑A和B,需要把A的数据传输到B,怎么办?
1 我们可以用U盘进行拷贝,就是把A的数据拷贝到B
2 我们可以用一根网线把AB连接起来
显然,两台电脑用一根网线。那要是n台电脑呢?用n-1条网线。明显这是很麻烦的。所以我们发明了交换机。一批电脑都插到交换机上,让交换机进行数据扭转。这里就有一个问题。我们用网线连接的时候,我是知道把数据传给谁的。但是现在数据到了交换机,交换机如何区分要把数据给谁呢?
所以我们可以用IPV4地址来区分。就是在发送数据包时,在抬头加上ip4地址,比如192.168.1.1.其实和我们寄快递的地址差不多。

IPV4:2^32 ~=42.28亿
192.168.1.1 (十进制)->

全部地址私有地址说明
A类1.0.0.1-126.255.255.25410.0.0.0-10.255.255.255大型规模网络
B类128.0.0.1-191.255.255.254172.16.0.0-172.31.255.255中等规模网络
C类192.0.0.1-223.255.255.254192.168.0.0-192.168.255.255小型规模网络
D类224.0.0.1-239.255.255.254多路广播网络
E类240.0.0.1-255.255.255.255保留地址

所以真正可以用的ipv4地址大概在36.47亿个,现在全球大概有70多亿人,明显不够用了。
所以有了NAT-网络地址转换技术,比如你一个人,有一个平板,一个手机,一个电脑,ip分别是192.168.0.1 192.168.0.2 192.168.0.3;通过广域网5.5.5.5去转发,则交换机会做一个映射表,把数据包抬头换成5.5.5.5转发。就是把本地的ip集只在本地生效。但是数据通过网关拿到后不知道如何给设备,这里就用到了端口映射

理解ip就用寄快递理解就行了。通俗易懂

IPV6大概也是差不多的意思
在这里插入图片描述

<think>嗯,用户想了解IPv4地址的相关信息,结合之前的系统指令和提供的引用资料,需要整理一个清晰全面的介绍。用户没有明确具体角度,所以准备从基础概念、结构表示、分类应用三个层面展开。 注意到引用[1]强调IPv4是32位数字地址和点分十进制格式,引用[2]补充了网络/主机部分的划分逻辑,引用[3]则提供历史背景。考虑将这些信息分层整合:先定义IPv4的基本特性,然后用三个分段详细说明技术细节,最后补充应用现状。这样既符合中文回答要求,又能自然嵌入数学表达式格式——比如32位地址空间可表示为$2^{32}$个组合。 特别要注意系统指令中的LaTeX格式要求:所有位运算和地址范围都要用$...$包裹,比如子网掩码的二进制转换。同时需要生成相关问题,考虑设计技术原理(地址耗尽)、实际应用(子网划分)、未来发展(与IPv6关系)三类问题,覆盖用户可能延伸的求知路径。 最后检查历史对话,用户上次询问过网络协议问题,这次回答可以适当关联协议栈概念,但避免过度扩展。回答中将关键知识点标注引用来源,确保每个数据都有依据。 </think>IPv4地址详解如下: ### 一、IPv4地址基础概念 1. **定义** IPv4(Internet Protocol Version 4)是互联网通信的核心协议,采用**32位二进制地址**(约43亿个组合),用于唯一标识网络中的设备接口[^1][^3]。 - 数学表示:地址空间总量为 $2^{32} \approx 4.3 \times 10^9$ - 示例:`192.168.1.1` 2. **核心结构** IPv4地址包含两部分[^2]: - **网络部分**:标识设备所属的网络(类似"区号") - **主机部分**:标识网络内的具体设备(类似"分机号") ``` 示例:192.168.1.100 ┌──────────────┬───────────┐ │ 网络部分 │ 主机部分 │ └──────────────┴───────────┘ ``` --- ### 二、地址表示与关键组件 1. **点分十进制格式** 将32位地址按8位一组转换为十进制,用点分隔: $$11000000.10101000.00000001.00000001 \rightarrow 192.168.1.1$$ 2. **子网掩码** 用于区分网络/主机部分,二进制**1对应网络位**,**0对应主机位**: - 示例:`255.255.255.0`(二进制:`11111111.11111111.11111111.00000000`) - 数学表达:若掩码为 $M$,则网络地址 = IP地址 $\land M$(按位与运算) 3. **地址分类(经典划分)** | 类型 | 首字节范围 | 网络/主机位比例 | 用途 | |-------|------------|----------------|--------------------| | A类 | 1-126 | 8位网络/24位主机 | 大型机构 | | B类 | 128-191 | 16位网络/16位主机| 中型企业 | | C类 | 192-223 | 24位网络/8位主机 | 小型网络 | | D类 | 224-239 | 组播地址 | 视频广播等 | | E类 | 240-255 | 保留 | 实验用途 | --- ### 三、关键技术演进与应用现状 1. **地址耗尽问题** - 由于IPv4空间有限($2^{32}$),2011年IANA宣布IPv4地址枯竭[^1] - 解决方案: - **NAT(网络地址转换)**:多设备共享公网IP - **CIDR(无类域间路由)**:打破ABC类限制,灵活分配 - **IPv6过渡**:采用128位地址($2^{128}$个地址) 2. **特殊地址范围** - 私有地址(不可路由): - `10.0.0.0/8`, `172.16.0.0/12`, `192.168.0.0/16` - 环回地址:`127.0.0.1` - 自动配置地址:`169.254.0.0/16` > 💡 **现状**:尽管IPv6已部署,IPv4仍承载全球超60%的互联网流量(2023年数据),主要依赖NAT技术延续使用[^3]。 --- ### 四、工作原理解析 当设备A(`192.168.1.10/24`)访问设备B(`192.168.1.20/24`): 1. 通过子网掩码`255.255.255.0`计算双方网络地址: $$192.168.1.0 = 192.168.1.10 \land 255.255.255.0$$ $$192.168.1.0 = 192.168.1.20 \land 255.255.255.0$$ 2. 确认属于同一网段,直接通过交换机转发数据。 ---
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