IP 地址

复习

• 协议分层与封装：协议分层把通信问题拆成互相协作的职责
• 为什么还需要 IP：MAC 地址只适合本地链路，IP 提供可路由的层次地址
• IPv4 数据包：提供跨网络的统一信封，首部含地址、协议、长度与 TTL

TL;DR

• IPv4 地址用 32 位表示接口所在的网络与主机位置
• 点分十进制只是 32 位的便捷写法
• 地址中“网络部分”和“主机部分”的切分，由前缀长度决定

正文

　　你可能早就见过 192.168.1.20 这样的写法。它看起来很直观，像是四段数字，但它真正的身份其实很简单：一段 32 位的二进制数，只是被拆成四段、每段写成十进制，中间用点隔开，方便人读。

32 位，藏着网络与主机

　　这 32 位并不全是“设备编号”。它被分成两部分：

• 一部分说明“你在哪个网络”
• 其余部分标识“你是这个网络里的哪一台”

　　这样一来，路由器就只需关心网络部分，把同一网络里的大量主机聚合成一条路由，从而大幅缩小转发表。这正是上一章“为什么需要 IP”的延续。

　　不过，网络部分和主机部分的分界线到底在哪？这由前缀长度决定，而不是写死在地址本身里。所以单独看一个 IP 地址，还不足以判断它属于多大的网络——还需要知道它的前缀。

地址更像“位置”，而非“身份证”

　　这里要建立一个重要直觉：IP 地址更接近“位置”，而不是永久的设备身份证。

　　为什么？因为设备换到一个新网络时，通常需要获得一个适合新网络的地址。就像你搬家后，收货地址会变，但你还是你。地址描述的是“你现在在网络的哪里”，而不是“你天生是谁”。

　　这和 MAC 地址恰好形成对比：MAC 地址更像网卡的固定身份，而 IP 地址更像随时可能变化的位置信息。一个负责本地身份，一个负责网络位置，两者分工明确。

　　那么，怎样用一个更简洁的写法来表示“网络 + 前缀长度”？下一章揭晓。

思考题 1

为什么 IP 地址更接近“位置”而非永久设备身份证？

思考题 2

只看 192.168.1.20 这一串数字，能否判断它属于多大的网络？为什么？

小结

知识点

• IPv4 地址是 32 位，点分十进制只是显示形式
• 地址分为网络部分与主机部分，切分由前缀长度决定
• IP 地址体现网络位置，会随接入网络变化

参考资料

1. Wikipedia(zh)：IP地址：网络接口的逻辑地址
2. Wikipedia(zh)：点分十进制：IPv4 地址的常见书写方式

思考题答案（仅供参考）

思考题 1

　　因为它描述的是接口当前所处的网络位置，设备换到另一网络时通常需要获得适合新网络的地址。它随位置而变，不像身份证那样永久绑定某个设备，所以更接近“地址”而非“身份”。

思考题 2

　　不能。网络部分与主机部分的分界线由前缀长度决定，而这串数字本身没有携带前缀信息。同样的 192.168.1.20，在不同前缀下可能属于不同大小的网络。要判断它所在的范围，必须同时知道前缀。

协议

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设计师 | 南国微雪