IPv4 详解

IPv4 地址是用来标识网络接口的 32 位数字。人们用点分十进制书写它：四个 0 到 255 的数字，每个代表 8 位（一个八位组）。192.0.2.10 实际上是 11000000 00000000 00000010 00001010。

32 位可以表示约 43 亿个地址（2³²）。1981 年 RFC 791 定义该协议时，这个数字看起来绰绰有余；但对于今天数以十亿计的手机、电脑和服务器来说远远不够——这就是 IPv6 出现的原因，也是大多数 IPv4 网络如今共享地址的原因。

公网地址全球唯一，并在互联网上路由。你家的路由器或移动运营商拥有一个公网地址，访问网站也要通过它。

私有地址（RFC 1918）可以在任何网络内部重复使用，绝不会在公共互联网上路由：

使用私有地址的设备通过 NAT（网络地址转换）访问互联网：路由器改写出站数据包，让它们带上路由器的公网地址。所以本站显示的地址通常是你路由器的，而不是你笔记本电脑的。

CGNAT 与 100.64.0.0/10

许多运营商，尤其是移动网络，还会再加一层 NAT——运营商级 NAT（CGNAT）。这时你的路由器会从共享地址段 100.64.0.0/10（RFC 6598）获得地址，成百上千的用户共用一个公网 IPv4 地址。如果路由器里的 WAN 地址与本站显示的不同，你很可能处在 CGNAT 之后。

无类别域间路由（CIDR，RFC 4632）把一个地址块写作 地址/前缀长度。前缀长度表示开头有多少位是固定的——即网络部分；其余是主机部分。

• /24 → 8 个主机位 → 256 个地址（如 192.168.1.0 – 192.168.1.255）
• /16 → 16 个主机位 → 65,536 个地址
• /32 → 单个地址

在传统子网中，第一个地址是网络地址，最后一个是广播地址，因此 /24 有 254 个可用主机。点对点链路可以使用两个地址都可用的 /31（RFC 3021）。

在 CIDR 出现之前，地址按固定的类别分配——A 类（/8）、B 类（/16）和 C 类（/24）。分类方式浪费地址空间，于 1993 年被废弃，但这些术语至今仍能听到。

有些地址块被 IANA 保留用于特定目的，永远不会分配给用户。下表由 IANA 特殊用途地址注册表生成，本站也用它来对每次查询进行分类。

IANA 于 2011 年 2 月把最后的空闲 /8 地址块分给了五大地区互联网注册管理机构。随后各 RIR 相继耗尽——APNIC 在 2011 年，RIPE NCC 的常规分配在 2019 年。如今，新的 IPv4 地址只能通过二级市场转让获得，单个地址售价可达数十美元。

业界的应对分为三部分：用 NAT 共享地址，在运营商侧部署 CGNAT，以及采用地址空间足以免去共享需求的 IPv6。