IP 地址是什么，有什么用？求通俗易懂答案！

顾名思义，IP地址就是一个地址，IP包裹投递（Delivery）地址。

目的IP地址 = IP包裹的收件人地址

有收件人地址，就会有寄件人地址，怎么表示呢？

源IP地址 = IP包裹的寄件人地址

IP包裹，英文名称为IP Packet。

这里的IP又是什么呢？

IP = Internet Protocol

Internet（互联网），IP包裹（Packet）可以在Internet（互联网）快递平台上实现自动投递（Delivery）。

收件人地址（目的IP）在哪里，这是Internet（互联网）职责所在，他们知道目的IP具体在哪里。读者如果有兴趣，可以简单写一下。

运营商，每条线路/端口分配的IP地址（PPPoE/DHCP）是多少记录下来，通过BGP路由协议告诉自己的邻居（其他运营商），BGP邻居再告诉自己的邻居，通过这样的扩散方式，比如1.1.1.1就完成了扩散。这句话的潜台词是，如果互联网出现目的IP = 1.1.1.1 的IP包裹，互联网是知道如何到达目的地，即原始扩散1.1.1.1的BGP路由器，以及对应的线路/端口。

一个小问题，如果每一个IP地址都像1.1.1.1这样扩散，互联网有40亿+IP地址，每个BGP路由器有40亿+ 个IP地址条目，按照保存一个条目100字节算，需要耗费40亿 *100 = 4000亿字节 = 400G byte，这远远超出80、90年代路由器的内存容量。

怎么办？

如果1.1.1.0、1.1.1.1、1.1.1.2、…1.1.1.255 一共256个连续的IP地址都属于某个运营商，它们有一个共同的前缀1.1.1，这个前缀一共3个Byte，即24 bit位，如果用1.1.1/24来代表以上的256个IP地址，是不是一个good idea？

好是好，如果1.1.1用0补齐成4byte，对于32 bit位计算的计算机就很友好了。补齐的样子是这样的：

1.1.1.0/24

可以将IP地址路由表缩小到1/256。

可是缩减规模还是不够，最初的互联网只接受前缀长度  ≤ 19 的IP地址前缀。

比如

1.1.0.0/19

代表前缀 = 00000001  00000001 000/19

剩余的后缀长度 = 32 -19 = 13，后缀可以是0，也可以是1。

第一个IP = 00000001  00000001 0000000 00000000 （二进制）= 1.1.0.0（十进制）

最后一个IP = 00000001  00000001 00011111 11111111（二进制）= 1.1.31.255（十进制）

一共2^13 = 8192个IP地址。

缩减规模 = 1/8192

有的大企业，拥有17.0.0.0/8 整个号段，只需要这一条路由，即可代表所有前缀为17的1600万 + IP地址。

随着路由器内存容量越来越大，BGP路由器对前缀长度限制越来越松，从最初的19，先放松到21，再放松到22。意味着互联网路由表越来越大，从最初的几万条，到2015年的60几万条，截止2024.2.13号，大约941238条。

BGP routing table entries examined: 941238

现实的问题来了，电脑/手机也要有全球94万+ 路由表条目吗？

没有必要。

可是电脑/手机依赖于路由表来寻找目的地的，没有全球路由表，怎么办呢？

很简单，用0.0.0.0/0这一条即可代表互联网所有的IP地址。

凡是在本地查找没有合适的匹配，最后都会匹配0.0.0.0/0，并delvery给它指示的线路/端口（运营商）。

通过前缀归纳的方式可以缩减路由表规模，但是也带来了很多不便。

Cloudflare，一家CDN加速厂商，收购了1.1.1.1这一个IP地址。希望将1.1.1.1在全球N多运营商通过BGP扩散出去。运营商犯难了，因为这是一条1.1.1.1/32路由，前缀32显然不小于等于22的要求。

但是规则是死的，人是活的，只要砸钱运营商可以通告/32路由。

Cloudflare可以使用1.1.1.1来实现泛播Anycast。

通常一个IP地址代表唯一一个目的地，这个就是最通用、使用最多的单播Unicast。

使用Anycast的好处是，同一个IP地址可以在多个物理地点扩散，用户访问1.1.1.1，就会被deliver到物理距离最近的1.1.1.1，响应延迟小，从而实现加速访问。

为何私有IP地址？

电话号码长度没有硬性的限制，如果号码不够用了，只要从6位变成7位，甚至8位，丝毫没有影响。

实在扩展不了，也可以使用分机号，比如010-60001000-888，888就是分机号，前面的一串数字是全球可路由号，通过2次拨号888即可使用，无非麻烦一点。

可是IP地址就不一样了，它是定长的32 bit位。长度无法扩展，也没有办法使用分机号。

但是全球可路由的IP地址不够用，必须开辟几个地址块，谁都可以自由使用的IP地址块。针对用户共开辟3块，称之为私有IP地址。

• 10.0.0.0/8

• 172.16.0.0/12

• 192.168.0.0/16

代表的含义上文已经详细阐述。

如果任由这些IP地址进入互联网，返程的时候就出问题了，因为大家都可以使用，会有冲突。

怎么办？

需要在这些进入互联网的I P包裹，它们的私有源IP，替换成网关的全球可路由IP地址，返程的时候再替换成原始的私有IP即可。

这个技术就是网络地址转换（NAT）。