IP 地址格式与分类详解

网络 IPv4 IPv6 IP地址 子网 CIDR
net
发布日期:   2026-02-09
更新日期:   2026-02-09
文章字数:   2.1k
阅读时长:   8 分

IP 地址格式与分类详解

IP 地址是网络层用来唯一标识一台设备（或一个网络接口）的逻辑地址，是 TCP/IP 协议栈中寻址与路由的基础。本文从格式和分类两方面说明 IPv4，并简要介绍 IPv6。

一、IP 地址是什么

  • 作用：在网络中唯一标识一台主机（或接口），用于寻址和路由。
  • 与 MAC 的区别：MAC 是数据链路层地址、通常与网卡绑定；IP 是网络层地址、可配置、可变化，便于分层与聚合路由。
  • 版本：目前广泛使用 IPv4（32 位）和 IPv6（128 位），二者格式与表示法不同。

二、IPv4 地址格式

2.1 二进制与长度

IPv4 地址共 32 位（4 字节），通常写成 4 个 8 位段（每段 0～255），用点分隔，称为点分十进制。

1
2
二进制：  11000000 . 10101000 . 00000001 . 00000001
十进制：    192   .   168    .    1     .    1

同一地址的两种写法：

  • 二进制：11000000.10101000.00000001.00000001
  • 点分十进制：192.168.1.1

2.2 点分十进制书写规则

规则 说明
共 4 段 每段 8 位，用 . 分隔
每段范围 0～255（无符号 8 位）
不能省略段 必须写满 4 段，如 192.168.1.1，不能写成 192.168.1 
graph LR
    subgraph "32 位 IPv4"
        A[8 位] --> B[8 位]
        B --> C[8 位]
        C --> D[8 位]
    end
    A --> A1["第 1 段
0-255"]
    B --> B1["第 2 段
0-255"]
    C --> C1["第 3 段
0-255"]
    D --> D1["第 4 段
0-255"]

2.3 网络部分与主机部分

从寻址与路由角度，一个 IPv4 地址在逻辑上分为两部分：

  • 网络部分（网络号）：标识“哪个网络”，用于路由聚合，同一网络内前缀相同。
  • 主机部分（主机号）：在该网络内标识“哪台主机”。

同一网段内的设备网络部分相同，主机部分不同；划分方式由子网掩码或 CIDR 前缀长度决定（见后文），而不是由“ABC 类”唯一决定。

三、IPv4 分类（有类编址）

早期 IPv4 采用有类编址（Classful）：按固定边界把 32 位分成“网络位 + 主机位”，形成 A、B、C、D、E 五类。现在实际规划更多用无类编址（CIDR），但“分类”仍常用于理解范围和默认掩码。

3.1 五类概览

graph TB
    subgraph "A 类"
        A1["首字节 0~127
网络 8 位 / 主机 24 位"]
    end
    subgraph "B 类"
        B1["首字节 128~191
网络 16 位 / 主机 16 位"]
    end
    subgraph "C 类"
        C1["首字节 192~223
网络 24 位 / 主机 8 位"]
    end
    subgraph "D 类"
        D1["首字节 224~239
组播"]
    end
    subgraph "E 类"
        E1["首字节 240~255
保留"]
    end

3.2 A 类（Class A）

  • 首字节（高 8 位）：0xxxxxxx → 十进制 0～127（其中 0 和 127 有特殊用途，可用作网络号的主要是 1～126）。
  • 默认理解：网络位 8 位，主机位 24 位。
  • 默认子网掩码：255.0.0.0（/8）。
  • 范围：1.0.0.0～126.255.255.255（单播 A 类）。
  • 每网段主机数：2^24 - 2 = 16,777,214（去掉全 0 与全 1 主机号）。

3.3 B 类（Class B）

  • 首字节：10xxxxxx → 十进制 128～191。
  • 默认理解：网络位 16 位，主机位 16 位。
  • 默认子网掩码：255.255.0.0（/16）。
  • 范围：128.0.0.0～191.255.255.255。
  • 每网段主机数：2^16 - 2 = 65,534。

3.4 C 类（Class C）

  • 首字节：110xxxxx → 十进制 192～223。
  • 默认理解：网络位 24 位，主机位 8 位。
  • 默认子网掩码：255.255.255.0（/24）。
  • 范围：192.0.0.0～223.255.255.255。
  • 每网段主机数：2^8 - 2 = 254。

3.5 D 类（Class D）— 组播

  • 首字节：1110xxxx → 十进制 224～239。
  • 用途：组播（Multicast），不是单播主机地址。
  • 范围：224.0.0.0～239.255.255.255。

3.6 E 类（Class E）— 保留

  • 首字节：1111xxxx → 十进制 240～255。
  • 用途：保留，不在公网使用。

3.7 分类对照表

类别 首字节（十进制） 网络位 主机位 默认掩码 用途
A 0～127 8 24 255.0.0.0/8 单播
B 128～191 16 16 255.255.0.0/16 单播
C 192～223 24 8 255.255.255.0/24 单播
D 224～239 — — — 组播
E 240～255 — — — 保留

四、子网掩码与 CIDR（无类编址）

4.1 子网掩码

子网掩码也是 32 位，与 IP 逐位“与”运算得到网络地址（网段）。

  • 1 的位对应 IP 的网络部分，0 的位对应主机部分。
  • 常用写法：点分十进制，如 255.255.255.0；或只写连续 1 的个数，即 CIDR 前缀长度，如 /24。

示例：IP 192.168.1.100，掩码 255.255.255.0（/24）

1
2
3
IP：      192.168.1.100  →  11000000.10101000.00000001.01100100
掩码：    255.255.255.0   →  11111111.11111111.11111111.00000000
与运算 → 网络号：192.168.1.0

同一网段内所有主机网络号相同，主机号不同。

4.2 CIDR（无类别域间路由）

CIDR 不再拘泥于 A/B/C 的固定边界，用“IP/前缀长度”表示一个网段：

  • 格式：网络地址/前缀长度，如 192.168.1.0/24。
  • 前缀长度：表示“网络部分”的位数（即掩码中连续 1 的个数），范围 0～32。
  • 主机数：2^(32 - 前缀长度) - 2（若不用全 0、全 1 主机号）；若允许，则为 2^(32 - 前缀长度)。
前缀长度 掩码点分十进制 主机位 可用主机数（常规）
/8 255.0.0.0 24 2^24 - 2
/16 255.255.0.0 16 2^16 - 2
/24 255.255.255.0 8 254
/25 255.255.255.128 7 126
/26 255.255.255.192 6 62

同一段地址可以按需划成不同大小的子网（如把一个 C 类拆成多个 /26），这就是“无类”的含义。

五、特殊与保留 IPv4 地址

5.1 本机回环（Loopback）

  • 范围：127.0.0.0/8，常用 127.0.0.1。
  • 含义：本机，发往该地址的包不离开本机，用于本机进程间通信、测试。

5.2 私有地址（Private）

仅在私有网络内使用，不在公网路由，需经 NAT 才能访问互联网。

范围 CIDR 说明
10.0.0.0～10.255.255.255 10.0.0.0/8 单 A 类
172.16.0.0～172.31.255.255 172.16.0.0/12 16 个 B 类
192.168.0.0～192.168.255.255 192.168.0.0/16 单 B 类（常按 /24 用）
  • 范围：169.254.0.0/16。
  • 用途：无 DHCP、无手工配置时，主机可在此段自动分配一个临时地址，仅在本链路有效。

5.4 广播地址

  • 主机位全 1：如 192.168.1.0/24 的广播地址为 192.168.1.255。
  • 用途：发往该地址的包被该网段内所有主机接收（现在多被组播等替代）。

5.5 网络地址

  • 主机位全 0：如 192.168.1.0/24 中的 192.168.1.0 表示“这个网段本身”，一般不作为单台主机的 IP。

5.6 当前网络 / 本机（旧约定）

  • 0.0.0.0：在“绑定地址”时表示“本机所有接口”；在路由中有时表示默认路由的目标。
  • 不作为主机的有效单播地址使用。

六、IPv6 地址格式简介

6.1 长度与表示

  • 长度：128 位（16 字节）。
  • 书写：每 16 位一段，共 8 段，用冒号分隔，十六进制表示，如：
    2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334。

6.2 简写规则

  • 每段前导 0 可省略：2001:db8:85a3:0:0:8a2e:370:7334。
  • 连续多段为 0 可用 :: 代替（全址中只能用一次）：
    2001:db8:85a3::8a2e:370:7334。

6.3 前缀（子网）

  • 用“IPv6 地址/前缀长度”表示网段，如 2001:db8::/32。
  • 前缀长度 0～128，表示网络部分的位数。

6.4 与 IPv4 的对比

项目 IPv4 IPv6
位数 32 128
表示法 点分十进制 冒号十六进制
段数/分隔符 4 段，. 8 段，:
典型私有/特殊 10/172.16～31/192.168、127 如 fe80::/10 链路本地、fc00::/7 唯一本地等

七、小结

  • IPv4 格式：32 位，点分十进制四段（0～255），逻辑上分网络部分和主机部分，由子网掩码或 CIDR 决定边界。
  • 有类分类：A（0～127）、B（128～191）、C（192～223）为单播；D 组播、E 保留；对应默认 /8、/16、/24。
  • 无类编址：用 子网掩码 或 CIDR（IP/前缀长度） 任意划分网段，更灵活。
  • 特殊地址：回环 127、私有 10/172.16～31/192.168、链路本地 169.254、广播（主机位全 1）、网络地址（主机位全 0）。
  • IPv6：128 位，冒号十六进制，可简写，用“地址/前缀长度”表示子网。

理解 IP 的格式与分类，是理解子网划分、路由和 NAT 的基础。

文章作者: djaigo
文章链接: https://blog.djaigo.com/net/ip-di-zhi.html
版权声明: 本博客所有文章除特別声明外，均采用 CC BY 4.0 许可协议。转载请注明来源 djaigo !
网络 IPv4 IPv6 IP地址 子网 CIDR
赏
评论
  目录