IP地址是什么？為什么一臺(tái)電腦這么多IP地址？

電腦中硬件涉及到的地址有兩類，分別是IP地址與MAC地址。

• IP地址指的是邏輯地址，并不唯一，可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行更改；
• MAC地址指的是硬件地址，具有全球唯一性，并不可以進(jìn)行更改（軟件仿冒并不屬于更改）。
• 那么，究竟是什么IP地址呢？電腦為何會(huì)需要設(shè)置IP地址？

IP地址的定義

我們先來看看IP地址的定義：

IP地址指的是互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議地址，全稱為IP Address。IP地址將會(huì)給網(wǎng)絡(luò)上的設(shè)備、主機(jī)電腦分配邏輯上的一個(gè)標(biāo)識(shí)符，用以區(qū)分不同地域的設(shè)備。IP地址工作在網(wǎng)絡(luò)協(xié)議中的網(wǎng)絡(luò)層，MAC地址則工作在數(shù)據(jù)鏈路層。

當(dāng)前主流使用的是IPv4這個(gè)版本，由32位的二進(jìn)制數(shù)組成。通常由四段組成，例如我們比較常見的路由器網(wǎng)關(guān)地址192.168.1.1。

IP地址的用途

IP地址主要用于網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、服務(wù)器、用戶終端入網(wǎng)設(shè)備的設(shè)置。通過IP地址來實(shí)現(xiàn)不同設(shè)備之間的數(shù)據(jù)通信，明確需要訪問的具體設(shè)備。

例如，運(yùn)營(yíng)商的核心路由器、匯聚交換機(jī)、接入層設(shè)備等均需要設(shè)置IP地址；我們接觸較多的網(wǎng)站服務(wù)器、DNS服務(wù)器等也需要設(shè)置IP地址；個(gè)人電腦、平板、手機(jī)也需要通過IP地址實(shí)現(xiàn)上網(wǎng)。

以我個(gè)人電腦為例，每個(gè)網(wǎng)卡均需要設(shè)置一個(gè)IP地址。無論是有線網(wǎng)卡、無線網(wǎng)卡，甚至是虛擬機(jī)的虛擬網(wǎng)卡均要設(shè)置IP地址。

IP地址的分類

IPv4地址在設(shè)計(jì)之初，僅供實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行使用，并未料想會(huì)如此的普及。因此，IPv4地址匱乏的事情一直困擾著人們。

于是出現(xiàn)了公網(wǎng)、私網(wǎng)地址的分類：

• 公網(wǎng)地址主要用于互聯(lián)網(wǎng)核心設(shè)備、服務(wù)器等廣域網(wǎng)的設(shè)備進(jìn)行使用；
• 私網(wǎng)地址主要用于局域網(wǎng)設(shè)備使用，不同的局域網(wǎng)可以使用相同的私網(wǎng)地址。
• 這樣，在一定程度上緩解了IP地址不足的問題。這里面就涉及到了NAT地址轉(zhuǎn)換的技術(shù)，就不詳細(xì)展開說明了。

IP地址未來的發(fā)展趨勢(shì)

IPv4地址不足的問題已經(jīng)相當(dāng)嚴(yán)重，特別是5G網(wǎng)絡(luò)發(fā)展所產(chǎn)生萬物互聯(lián)的基礎(chǔ)，任何智能設(shè)備終端均需要IP地址來實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的接入。

IPv6便應(yīng)運(yùn)而生，IPv4使用的是32位地址，最多能夠使用的地址為2^32；IPv6使用的是64為地址，最多能夠使用的地址為2^128。大家不要小看了指數(shù)的疊加，IPv6的地址數(shù)足夠涵蓋地球上的所有設(shè)備。

2019年7月，中國(guó)IPv6發(fā)展論壇會(huì)議已經(jīng)在京召開。國(guó)內(nèi)三大運(yùn)營(yíng)商已經(jīng)在核心設(shè)備上啟用了IPv6地址，使用的是IPv6與IPv4同時(shí)運(yùn)行的方式，個(gè)人用戶端并未感受到差異而已。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全國(guó)通過IPv6上網(wǎng)的活躍用戶已達(dá)７億左右（累計(jì)）。

二

一臺(tái)電腦涉及的IP地址有：本地IP地址、網(wǎng)關(guān)IP地址、DNS地址、運(yùn)營(yíng)商N(yùn)AT地址、公網(wǎng)IP地址。通過這些IP地址，我們才能夠訪問到互聯(lián)網(wǎng)的某個(gè)網(wǎng)站，下文具體說一說。

1、IP地址

電腦的網(wǎng)卡有兩種地址：MAC地址和IP地址。其中MAC地址48位，稱為物理地址，固化在網(wǎng)卡的ROM中，很難更改，在局域網(wǎng)范圍內(nèi)有效；IP地址32位，成為邏輯地址，需要用戶自行配置或者通過DHCP服務(wù)器獲取。

2、本地IP地址

本地IP地址由IP地址、子網(wǎng)掩碼、網(wǎng)關(guān)IP地址、DNS地址組成。

IP地址和子網(wǎng)掩碼，用于判斷IP地址的網(wǎng)絡(luò)號(hào)和主機(jī)號(hào)。網(wǎng)絡(luò)號(hào)用于標(biāo)識(shí)某個(gè)主機(jī)屬于哪個(gè)網(wǎng)絡(luò)，主機(jī)號(hào)用于判斷某臺(tái)主機(jī)，比如192.168.6.123 255.255.255.0這臺(tái)主機(jī)，網(wǎng)絡(luò)號(hào)為192.168.6.0，主機(jī)號(hào)為192.168.6.123。

網(wǎng)關(guān)IP地址，每臺(tái)終端與外界通信，首先需要經(jīng)過網(wǎng)關(guān)IP地址對(duì)應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，相當(dāng)于訪問外網(wǎng)的“大門”，網(wǎng)關(guān)IP地址通常是路由器的IP地址，網(wǎng)關(guān)地址與本地IP地址屬于同一個(gè)網(wǎng)段。

DNS地址，我們通常使用域名訪問某個(gè)網(wǎng)站，需要將域名轉(zhuǎn)換成IP地址，而DNS服務(wù)器可以完成這個(gè)轉(zhuǎn)換，DNS地址對(duì)應(yīng)的就是DNS服務(wù)器的IP地址。

3、NAT地址

目前，可分配的IPv4地址已經(jīng)很少，大部分情況是私網(wǎng)IP地址，經(jīng)過NAT地址轉(zhuǎn)換之后，多個(gè)私網(wǎng)IP地址共享一個(gè)公網(wǎng)IP地址訪問外網(wǎng)。

由于運(yùn)營(yíng)商手中可用的IPv4地址有限，所以現(xiàn)在家里使用的光貓通常只能獲取一個(gè)運(yùn)營(yíng)商的內(nèi)網(wǎng)地址，而不是公網(wǎng)IP地址。也就是，我們?cè)L問一個(gè)網(wǎng)站，需要經(jīng)過兩次NAT地址轉(zhuǎn)換，第一次轉(zhuǎn)換到運(yùn)營(yíng)商的內(nèi)部IP地址，第二次運(yùn)營(yíng)商IP內(nèi)部地址轉(zhuǎn)換到公網(wǎng)IP地址，才能訪問互聯(lián)網(wǎng)資源。

我們家里的光貓普遍使用了路由模式，自動(dòng)PPPOE撥號(hào)，然后連接無線路由器，那么還要經(jīng)過一次NAT地址轉(zhuǎn)換，也就是訪問互聯(lián)網(wǎng)資源需要經(jīng)過3次NAT地址轉(zhuǎn)換。因此，可以將光貓?jiān)O(shè)置為“橋接模式”，減少依次NAT地址轉(zhuǎn)換，提高網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性和效率。

以上就是一臺(tái)電腦、手機(jī)等終端訪問互聯(lián)網(wǎng)資源，需要用到的IP地址，可以看到為了應(yīng)對(duì)IPv4地址的緊張，需要經(jīng)過兩次NAT地址轉(zhuǎn)換才能訪問互聯(lián)網(wǎng)，如果光貓?jiān)O(shè)置為路由模式（默認(rèn)設(shè)置），需要3次NAT地址轉(zhuǎn)換。

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