如果你把互联网想象成一座巨大的城市，那么每一台联网的设备（手机、电脑、智能冰箱甚至路灯）都是城市里的一栋建筑。为了让快递员（数据包）能准确找到你，每栋建筑都必须有一个唯一的通信地址，这就是 IP 地址。
本篇文章将超越基础概念，带你深度解析 IP 地址的结构、演进以及支撑现代网络运行的底层逻辑。IPv4是第四版网际协议，IPv6是第六版网际协议。本文所有的IP讨论，如果未做特殊说明，指的均是IPv4。
IP 全称是 Internet Protocol（网际协议）。IP 地址就是分配给网络设备的数字标签。它的核心功能有两个：
一个 IP 地址在人类看来是 192.168.1.1，但在计算机底层，它是一个 32 位的二进制数字。
核心结构：
点分十进制：为了方便人类记忆，32 位二进制被分为 4 组（每组 8 位，称为一个八位字节 Octet），并转换成 0-255 的十进制数。
数量限制： IP 总共能提供约 43 亿个地址。
现状： 听起来很多，但在物联网时代，全球设备爆发式增长，43 亿个地址早已被分配殆尽。
网络号与主机号：IP 地址并非一串无意义的数字，它分为两部分：
网络部分：标识设备所属的特定网络（类似“街道名”）。
主机部分：标识该网络下的具体设备（类似“门牌号”）。
IP网络可以划分子网。为此，将IP地址识别成由两部分组成：网络前缀（高位）和其余的位（称为其余字段，主机标识符），用于网络内的主机编号。子网掩码（subnet mask）或无类别域间路由（英语：Classless Inter-Domain Routing，简称：CIDR）表示法确定了IP地址如何分为网络部分和主机部分。
子网掩码一词仅用于IPv4地址中。但是，两个版本的IP地址都使用CIDR概念和符号。在此，在IP地址后面加斜杠和用于标识网络部分的位数（十进制），也称路由前缀。例如：IPv4地址及其子网掩码分别可以是 192.168.1.1 和 255.255.255.0 。因为IP地址的前24位表示网络和子网，所以相同的IP地址和子网的CIDR表示法为192.168.1.1/24。
子网掩码换算，可以使用 在线子网掩码换算工具 。
IP地址可分为A、B、C、D、E五大类，其中E类属于特殊保留地址。
| A类IPv4地址 | B类IPv4地址 | C类IPv4地址 | D类IPv4地址 | E类IPv4地址 | |
|---|---|---|---|---|---|
| 网络标志位 | 0 | 10 | 110 | 1110 | 11110 |
| IP地址范围 | 0.0.0.0~127.255.255.255 | 128.0.0.0~191.255.255.255 | 192.0.0.0~223.255.255.255 | 224.0.0.0~239.255.255.255 | 240.0.0.0~255.255.255.255 |
| 可用IP地址范围 | 1.0.0.1~127.255.255.254 | 128.0.0.1~191.255.255.254 | 192.0.0.1~223.255.255.254 | ||
| 是否可以分配给主机使用 | 是 | 是 | 是 | 否 | 否 |
| 网络数量（个） | 126 (27-2) | 16384 (214) | 2097152 (221) | --- | --- |
| 每个网络中可容纳主机数（个） | 16777214 (224-2) | 65534 (216-2) | 254 (28-2) | --- | --- |
| 适用范围 | 大量主机的大型网络 | 中等规模主机数的网络 | 小型局域网 | 留给Internet体系结构委员会(IAB)使用【组播地址】 | 保留，仅作为搜索、Internet的实验和开发用 |
| 备注 | 0.0.0.0为特殊地址，表示本网主机 | 255.255.255.255为特殊地址，用于定向广播 |
D类与E类IPv4地址不区分网络地址与主机地址
| 网络号 | 主机号 | 是否可以作为源地址 | 是否可以作为目的地址 | 备注/描述 |
|---|---|---|---|---|
| 全为0 | 全为0 | 允许 | 禁止 | 表示本网主机 |
| 全为0 | Host ID | 允许 | 禁止 | 表示特定主机 |
| 全为1 | 全为1 | 禁止 | 允许 | 定向广播地址 |
| 127 | 任意合法的值 | 允许 | 允许 | 迂回地址，用于本地测试 |
| Network ID | 全为1 | 禁止 | 允许 | 直接广播地址 |
家庭路由器通常用私网IP（如192.168.1.x）分配给设备，通过NAT转换为公网IP上网。
特殊IP地址
NAT
网络地址转换（Network Address Translation）是IPv4延续的关键技术，让多个私网设备共享一个公网IP。NAT设备会将专用网络上的不同IP地址映射为公共互联网上的不同的TCP或者UDP的端口号。内网设备发送数据时，路由器替换源IP和端口，记录映射表；返回数据时反向转换。这缓解了地址短缺，但引入了复杂性（如端口映射问题、端到端连接中断）。
IP 地址并不是随机分发的，它遵循严格的层级管理：
静态 IP vs 动态 IP：
有几种简单的方法可以找到您的 IP 地址：
由于 IPv4 的补丁（如 NAT）增加了网络复杂性，IPv6 应运而生。它将地址长度从 32 位剧增至 128 位。
2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334。