IPv4 编址体系与分类地址
为什么需要 IP 地址
MAC 地址（如 00:1A:2B:3C:4D:5E）是网卡的"身份证号"，出厂就烧录，全球唯一。但它是扁平的、无结构的——你无法从 MAC 地址看出这台设备在哪个城市、哪个楼层。
IP 地址是分层的、有结构的，就像"广东省广州市天河区xxx路xx号"，路由器看到前缀就能决定"往南方走"还是"往北方走"。IP 地址是为了路由而生。
IPv4 地址的构成
IPv4 地址是 32 位二进制数，通常写成 点分十进制（Dotted Decimal），如 192.168.1.1。每段 8 位（1 字节），范围 0-255。
把 192.168.1.1 展开：
192 = 11000000
168 = 10101000
1 = 00000001
1 = 00000001
32 位意味着 IPv4 地址空间只有 2³² ≈ 43 亿 个地址，不够全球人手一个，所以才有了后来的 NAT 和 IPv6。
分类编址：A/B/C/D/E 五类地址
早期互联网把地址分成五类，就像把电话号码分成"本地号""长途号""特服号"：
| 类别 | 首字节范围 | 默认掩码 | 用途 | 网络数 | 每网主机数 |
|---|---|---|---|---|---|
| A | 0~127 | 255.0.0.0 (/8) | 大型网络 | 128 | 16,777,214 |
| B | 128~191 | 255.255.0.0 (/16) | 中型网络 | 16,384 | 65,534 |
| C | 192~223 | 255.255.255.0 (/24) | 小型网络 | 2,097,152 | 254 |
| D | 224~239 | 无 | 组播 | - | - |
| E | 240~255 | 无 | 保留实验 | - | - |
判断技巧：看第一个十进制数，就像看手机号段：
- 138 开头是中国移动 → A 类
- 186 开头是中国联通 → B 类
- 133 开头是中国电信 → C 类
具体例子
10.0.0.1：10 在 0~127 之间，A 类172.16.0.1：172 在 128~191 之间，B 类192.168.1.1：192 在 192~223 之间，C 类224.0.0.1：224 在 224~239 之间，D 类（组播）
上图直观展示了五类地址的分布范围。判断时只需看第一个十进制数落在哪个区间，即可快速分类。
私有地址空间（RFC 1918）
不是所有地址都能在互联网上公开路由。RFC 1918 规定了三个私有地址范围，就像小区内部的门牌号，只在局域网内有效：
| 地址块 | 范围 | 可容纳主机数 | 常见场景 |
|---|---|---|---|
10.0.0.0/8 | 10.0.0.0 ~ 10.255.255.255 | 1600 万+ | 大型企业、云厂商 |
172.16.0.0/12 | 172.16.0.0 ~ 172.31.255.255 | 100 万+ | 中型企业 |
192.168.0.0/16 | 192.168.0.0 ~ 192.168.255.255 | 6.5 万+ | 家庭路由器、小型办公 |
生活例子：你家小区叫"幸福里"，1 号楼 2 单元 301。全国可能有 100 个"幸福里"，但邮递员只认你所在城市的"幸福里"。私有地址同理——192.168.1.1 可能存在于千万个家庭路由器中，但出小区（出网关）后，NAT 会把它换成公网地址。
特殊地址备忘录
| 地址/范围 | 含义 | 用途 |
|---|---|---|
0.0.0.0/8 | 本网络 | 启动时临时使用，表示"我还不知道自己在哪" |
127.0.0.0/8 | 环回（Loopback） | 127.0.0.1 = localhost，数据包不离开本机 |
255.255.255.255 | 受限广播 | 只在本子网内广播，路由器不转发 |
169.254.0.0/16 | 链路本地（APIPA） | DHCP 失败时自动分配，无法上网 |
100.64.0.0/10 | CGNAT（RFC 6598） | 运营商级 NAT 专用，家庭用户可能拿到 |
环回地址详解
127.0.0.1 就像你对着镜子说话——声音没出门就反射回来了。当你 ping 127.0.0.1 时，数据包从应用层下到 IP 层，IP 层发现目的地址是 127.x.x.x，直接交回给上层，不经过网卡、不经过驱动、不经过网线。
测试本地 TCP/IP 协议栈是否正常？ping 127.0.0.1 通了就说明协议栈没问题。
定向广播（已废弃）
192.168.1.255 是子网 192.168.1.0/24 的定向广播地址。早期用于向整个子网发通知，但因 Smurf 攻击（伪造源地址发广播包，引发全网回复淹没受害者）已被禁用。现代路由器默认丢弃定向广播。
本篇小结
- IPv4 地址 32 位，点分十进制表示
- A/B/C 类地址按首字节划分，D 类组播，E 类保留
- 私有地址（RFC 1918）只在局域网有效，出网需 NAT
127.0.0.1是环回，0.0.0.0表示本机，255.255.255.255是受限广播100.64.0.0/10是运营商 CGNAT 地址，不是你的"公网 IP"
动手实践
- 查看本机 IP：
ipconfig（Win）或ip addr（Linux），判断属于 A/B/C 哪类？是私有地址吗？ - 尝试
ping 127.0.0.1、ping 127.1.1.1、ping 127.255.255.255，观察是否都通？（整个 127.0.0.0/8 都是环回） - 拔掉网线，观察 Windows 是否会自动分配
169.254.x.x（APIPA）地址