1.5　IP地址的管理

在電話通信中，不同的電話用戶是靠電話號碼來識別的。同樣，在網(wǎng)絡(luò)中為了區(qū)別不同的計算機，也需要給計算機指定一個聯(lián)網(wǎng)專用號碼，這個號碼就是IP地址（Internet Protocol Address），也稱為互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議地址或網(wǎng)際協(xié)議地址。接入互聯(lián)網(wǎng)的計算機必須有全球唯一的IP地址，IP地址可以看作計算機入網(wǎng)的“身份證號”，用于在網(wǎng)絡(luò)通信時準(zhǔn)確定位和標(biāo)識計算機。例如，IP地址就像是我們的家庭住址一樣，如果你要給一個人寫信，你就要知道他（她）的地址，這樣郵遞員才能把信送到。計算機發(fā)送信息就好比郵遞員送信一樣，它必須知道唯一的“家庭地址”，才能不至于把信送錯人家。只不過我們生活的地址使用數(shù)字和文字結(jié)合來表示的，而計算機的地址必須用二進制數(shù)字表示而已。

在Internet上，每一臺主機分配的地址必須符合全球的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃，不能隨意設(shè)定。可以把連接互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的計算機看成程控電話機，類似于分配給電話的電話號碼就是計算機的IP地址。從低層的網(wǎng)絡(luò)信息傳送層看，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議通過獲取信息包上的地址，不斷地將信息包發(fā)送給地址所指定的計算機，各類網(wǎng)絡(luò)設(shè)備也能準(zhǔn)確根據(jù)IP地址相互傳遞信息包，實現(xiàn)信息在不同地址的設(shè)備之間自動地交換和傳遞。傳統(tǒng)的電話網(wǎng)其實也正在與IP網(wǎng)走向融合，以IP為基礎(chǔ)的實時通話技術(shù)越來越成熟。

Internet上的每臺主機（Host）都必須有唯一的IP地址。IP協(xié)議使用這個地址在主機之間傳遞信息，地址的唯一性是Internet上計算機能夠通信的基礎(chǔ)。IP地址分為IPv4與IPv6兩大類。常用的IPv4地址，其實質(zhì)由一組數(shù)字組成，該數(shù)字長度為四個字節(jié)組成，整個IPv4地址共計32位二進制，由此可知IPv4地址理論上共有232個。從表達方式上看，IPv4每個字節(jié)分為一段，共計4段，每段8位二進制。若用十進制數(shù)字表示，每段數(shù)字范圍為0～255，段與段之間用句點隔開，即用常用的“點分十進制”，表示成（a.b.c.d）的形式。其中，a、b、c、d都是0～255之間的十進制整數(shù)。例如，某個IPv4地址為192.168.0.2。通過查看【本地連接屬性】的【Internet協(xié)議（TCP/IP）屬性】，還可以查看和更改計算機的IP地址，如圖1.2所示。

實際上，圖1.2顯示的地址并不是真實地接入互聯(lián)網(wǎng)的IP地址，而是用于自己設(shè)計的局域網(wǎng)的地址。一般的個人計算機訪問互聯(lián)網(wǎng)時，會通過網(wǎng)絡(luò)管理部門的一個設(shè)備，這個設(shè)備會將互聯(lián)網(wǎng)真實的IP地址與你的局域網(wǎng)的自定義的IP地址對應(yīng)起來。這也是我們上網(wǎng)前撥號或登錄時要完成的工作，用以實現(xiàn)自己局域網(wǎng)內(nèi)的計算機和互聯(lián)網(wǎng)真實IP地址的對應(yīng)。

通過查看鄰近局域網(wǎng)計算機的IP地址，可以發(fā)現(xiàn)IP地址與電話號碼類似，像電話的區(qū)號一樣，同一區(qū)域計算機的IP地址前面的數(shù)字基本不變，最后一個字節(jié)的數(shù)字發(fā)生著規(guī)律變化。

每一個IP地址都由網(wǎng)絡(luò)ID和主機ID兩部分組成，網(wǎng)絡(luò)ID表示某處整個網(wǎng)絡(luò)計算機的共同特征，對于一個網(wǎng)絡(luò)中所有計算機而言，網(wǎng)絡(luò)ID是不變的。處于該網(wǎng)絡(luò)的每臺計算機都必須有不同的主機ID以確保和其他入網(wǎng)的計算機區(qū)分開來。因此，在一個小范圍的局域網(wǎng)范圍內(nèi)（如在一間大辦公室內(nèi)），經(jīng)常簡單地用計算機的IP地址4個字節(jié)中的最后一個字節(jié)的數(shù)字表示該計算機的IP。

真實的互聯(lián)網(wǎng)IP地址分為以下三類。

1.A類地址

A類地址的網(wǎng)絡(luò)ID僅用一個字節(jié)（第一位必須是0）表示，因此全球僅僅有28-1=255個此類地址的網(wǎng)絡(luò)，此類地址的每個網(wǎng)絡(luò)內(nèi)主機數(shù)量可達約2～224臺，也即1677萬多臺，此A類地址目前基本在美國使用，A類地址格式如下所示。

2.B類地址

B類地址的網(wǎng)絡(luò)ID用兩個字節(jié)（第1、2位必須是10）表示，因此全球有214-2=16382個此類地址的網(wǎng)絡(luò)，此類地址的每個網(wǎng)絡(luò)內(nèi)主機數(shù)量可達約2～216臺，也即65534臺，B類地址格式如下所示。

3.C類地址

C類地址的網(wǎng)絡(luò)ID用兩個字節(jié)（第1、2位必須是10）表示，因此全球有多達222-2≈419萬個此類地址，此類地址的每個網(wǎng)絡(luò)內(nèi)主機數(shù)量僅可達約2～28臺，也即254臺，此類地址基本被分配在全世界各地使用。

由于互聯(lián)網(wǎng)的蓬勃發(fā)展，IP地址的需求量越來越大，使得IPv4匱乏嚴(yán)重，該地址發(fā)放愈趨嚴(yán)格，各項資料顯示全球IPv4位址可能在2011年已經(jīng)全部發(fā)完。地址空間的不足必將妨礙互聯(lián)網(wǎng)的進一步發(fā)展，為了擴大地址空間，擬通過IPv6重新定義地址空間。IPv6采用128位地址長度。在IPv6的設(shè)計過程中除了一勞永逸地解決了地址短缺問題以外，還考慮了在IPv4中解決不好的其他問題。

理論上IPv6已經(jīng)很成熟，但實際上，全世界各地的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施全面升級支持IPv6還有很長的路要走。在網(wǎng)絡(luò)連接的行業(yè)實踐中，由于實際在線的計算機總比聯(lián)網(wǎng)的計算機要少，網(wǎng)絡(luò)行業(yè)早在已使用臨時分配動態(tài)地址的方式，臨時為登錄網(wǎng)絡(luò)的計算機分配一個IP地址。也就是說，很多計算機上網(wǎng)時實際在共享同一個地址，這樣就節(jié)約了大量IPv4的地址資源；否則，新增的計算機和智能終端的數(shù)量早已無法便捷地接入互聯(lián)網(wǎng)了。