我們知道，互聯(lián)網(wǎng)（Internet）是由早期的美國國防部的DARPANET發(fā)展而來，DARPANET已對其尋址結(jié)構(gòu)做出了不同的標(biāo)準(zhǔn)版本。在互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組 （IETF）成立后，其在DARPANET相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上陸續(xù)編制制定了“互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議”標(biāo)準(zhǔn)的不同版本，直到1981年9月IETF發(fā)布的RFC 791《INTERNET PROTOCOL》標(biāo)準(zhǔn)，稱之為“互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議”的第4個(gè)版本，這就是IPv4的由來。在IETF RFC 791中規(guī)定了IPv4的地址規(guī)格，因此，也將此稱為IPv4地址。

一、地址長度和組成

IPv4的地址為4字節(jié)（32比特）的二進(jìn)制編碼，地址總數(shù)為2³²，即4294967296個(gè)。由網(wǎng)絡(luò)代碼（含特征位）和主機(jī)代碼兩部分組成。

二、地址分類規(guī)則

IPv4地址劃分如圖2-1所示的由上而下依此為A、B、C、D、E類共5類地址，以適應(yīng)不同網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的要求。每類地址都規(guī)定了網(wǎng)絡(luò)代碼和主機(jī)代碼各使用多少位，因此也就定義了可能有的網(wǎng)絡(luò)數(shù)目和每個(gè)網(wǎng)絡(luò)中可能有的主機(jī)數(shù)目。

圖2-1：IPv4的5類地址格式

在定義時(shí)，網(wǎng)絡(luò)代碼與主機(jī)代碼應(yīng)遵循以下規(guī)定，其網(wǎng)絡(luò)代碼和主機(jī)代碼的范圍詳見下表2-1。

其一，網(wǎng)絡(luò)代碼規(guī)則：網(wǎng)絡(luò)代碼（也稱為網(wǎng)絡(luò)地址（Network address））唯一性，即網(wǎng)絡(luò)對Internet是唯一的。網(wǎng)絡(luò)代碼不能以十進(jìn)制數(shù)127（01111111）開頭，在A類地址中，數(shù)字127保留給診斷用。網(wǎng)絡(luò)代碼的第一個(gè)8位組不能都設(shè)置為1，即不能為十進(jìn)制數(shù)255，此數(shù)字作為廣播地址使用；同時(shí)，代碼的第一個(gè)8位組也不能設(shè)置為全“0”，全“0”表示的是本地網(wǎng)絡(luò)。

其二，主機(jī)代碼規(guī)則：主機(jī)代碼（也成為本地地址（Local address））對每個(gè)網(wǎng)絡(luò)是唯一的，不管它是否連接到Internet主機(jī)代碼各個(gè)位不能設(shè)置為全“1”，全“1”為廣播地址而不是主機(jī)地址代碼，同時(shí)也不能設(shè)置為全“0”。

表2-1：網(wǎng)絡(luò)代碼和主機(jī)代碼的范圍

三、地址的分類

根據(jù)上述規(guī)則，對各類地址分別定義如下：

1、A類地址

A類地址中第1字節(jié)（第1個(gè)8位組）的首位（特征位）總是二進(jìn)制“0”，其余7位表示網(wǎng)絡(luò)代碼號，除去全“0”（本地網(wǎng)絡(luò)）和全“1”（保留作診斷）外，其網(wǎng)絡(luò)代碼有效范圍為001~126。第2、3、4個(gè)8位組，共24位用于主機(jī)代碼。故A類地址表示的有效網(wǎng)絡(luò)數(shù)為126個(gè)，每個(gè)網(wǎng)絡(luò)主機(jī)數(shù)為16 777 214（除去全“0”和全“1”外）。這類地址一般分配給具有大量主機(jī)的網(wǎng)絡(luò)使用。

2、B類地址

B類地址中第1個(gè)8位組的前2位（特征位）總是二進(jìn)制“10”，剩下的6位和第2個(gè)8位組共14位二進(jìn)制數(shù)表示網(wǎng)絡(luò)代碼，第3、4個(gè)8位組共16位表示主機(jī)代碼。類似上述算法可得，B類地址表示的有效網(wǎng)絡(luò)數(shù)為16 382；每個(gè)網(wǎng)絡(luò)主機(jī)數(shù)為65 534。這類地址一般分配給具有中等規(guī)模主機(jī)數(shù)的網(wǎng)絡(luò)使用。

3、C類地址

C類地址中第1個(gè)8位組的前3位（特征位）總是二進(jìn)制“110”，剩下的5位和第2、3個(gè)8位組共21位二進(jìn)制數(shù)表示網(wǎng)絡(luò)代碼，第4個(gè)8位組共16位表示主機(jī)代碼。類似上述算法可得，C類地址表示的有效網(wǎng)絡(luò)數(shù)為2 097 152；每個(gè)網(wǎng)絡(luò)主機(jī)數(shù)為254。這類地址一般分配給小型的局域網(wǎng)使用。由于C類地址支持大量的網(wǎng)絡(luò)連接，所以使用于互連網(wǎng)的連接，即使如此，該類地址已幾乎被耗盡。

A、B、C類地址是我們常用的地址，它們的特征參數(shù)匯總于下表3-1。

表3-1：IPv4的A、B、C類地址特征參數(shù)

4、D類地址

D類地址中第1個(gè)8位組的前4位（特征位）總是二進(jìn)制“1110”。D類地址用于組播（Multicast）地址。在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)可以有一個(gè)組播地址用來到達(dá)一組單獨(dú)的主機(jī)。每個(gè)主機(jī)被分配一個(gè)組播地址，可通過D類地址的分配將它作為一組主機(jī)來訪問。

欲具體了解組播地址機(jī)制的請進(jìn)入。

5、E類地址

E類地址中第1個(gè)8位組的前5位（特征位）總是二進(jìn)制“11110”。E類地址用于預(yù)留。

下表3-2給出了IPv4的4種特殊地址（廣播地址、有限廣播地址、私有網(wǎng)絡(luò)地址等）的情況。

表3-2：特殊IPv4地址

四、地址的表示與分配

1、表示

IPv4的地址為32比特，為了書寫和錄入計(jì)算機(jī)的方便，習(xí)慣上采用“點(diǎn)分隔十進(jìn)制標(biāo)記法”（Dotted Decimal Notation）表示。即將每個(gè)8比特的地址段之值，用十進(jìn)制數(shù)表達(dá)（最大值為“255”），地址段間用點(diǎn)號“．”分隔。因此，某個(gè)二進(jìn)制數(shù)表達(dá)形式為

“11000000  10101000  00000000  00000001”

的C類地址，用“點(diǎn)分隔十進(jìn)制標(biāo)記法”則縮短為“192.168.0.1”。

2、分配

根據(jù)RFC 820《號碼分配》建議將A、B、C類網(wǎng)絡(luò)地址的可用號碼空間分別分配給研發(fā)、國防部和商業(yè)用途，并由DARPA（美國國防部高級研究計(jì)劃局）、DCA（美國國防通信局）、PCCO/DDN和美國國家標(biāo)準(zhǔn)局負(fù)責(zé)分配。建議的分配方案如下表4-2所述。RFC 820中已顯示了各類地址具體的分配情況。

表 4-2：IPv4網(wǎng)絡(luò)地址的分配

欲詳細(xì)了解RFC 791標(biāo)準(zhǔn)中有關(guān)IPv4地址要求具體內(nèi)容的請進(jìn)入。

圖2-1所示的地址結(jié)構(gòu)從理論上講，可構(gòu)成4294967296個(gè)網(wǎng)絡(luò)地址，但除去組播地址和保留未用的地址之外，實(shí)際上只有八分之七的地址可用。一方面，早期獲得A、B、C類地址的國家或集團(tuán)，其地址較充足，可能利用不充分；另一方面，后來接入Internet的國家或集團(tuán)獲得地址又嚴(yán)重不足。因此，總體上講IPv4地址已經(jīng)嚴(yán)重匾乏。由于近些年間，Internet用戶數(shù)在世界范圍內(nèi)按指數(shù)規(guī)律增長，因而要求擴(kuò)展IP地址的呼聲越來越高，于是新版本的IPv6將IP地址由原來的32比特，擴(kuò)展為128比特。

欲進(jìn)一步了解IPv6地址技術(shù)的請進(jìn)入。