本文將結合通俗易懂的圖文形式對互聯網時代高頻一詞—IP位址做細緻的梳理與總結，為廣大讀者朋友們講述關於IP位址的「故事」！
本文章節內容
IP位址是什麼——主機唯一標識
IP位址分類與子網劃分——三級尋址與子網掩碼
為什麼使用IP位址——TCP/IP協議的要求
全球IP位址總量與使用量——可查IP位址位置
如何查看/修改IP位址——手機、計算機
家庭路由器與IP位址——外網運營商/內網路由器
IP位址
一、IP位址是什麼？
21世紀關於網絡，人們最長聽見的用詞之一便是：IP位址！如：「電腦的IP位址是多少」，「路由器怎麼設置IP位址」，「如何修改計算機IP位址」，「伺服器IP位址是多少」......那麼IP位址究竟是什麼呢？
❶IP位址解釋
IP，英文全寫為Internet Protocol，指TCP/IP網絡體系中的網際互聯協議，工作在OSI模型的網絡層（簡單了解即可）。
IP位址：IP協議規定了所有連接到互聯網中的設備都必須擁有自己唯一的「身份號」—IP位址，網絡設備間進行信息交互時，必須在數據報文中設定目標設備的IP位址方能將數據準確傳輸至目標設備，好比快遞必須填寫收件人地址，快遞員方能根據收件人地址將快遞順利送至收件人處。互聯網中的一台網絡設備可以擁有多個IP位址，但一個IP位址只能對應一台網絡設備，即IP位址具有唯一性：
IP位址唯一性
了解IP位址是什麼之後，我們接着來看IP位址的編寫格式。
❷IP位址如何構成
IP位址是一串數字，遵循國際編寫規範，共由32位二進制數字0/1組成（關於二進制請參考：一文看懂計算機數據：從每位數永不大於9到二進制0-1），每8位為一組，用圓點隔開。類似身份號碼的數據段（6位表示籍貫+8位表示出生年月+3位表示順序碼+1位校驗碼），IP位址數據分為兩個功能段：
★網絡地址/網絡號+主機地址/主機號（共32位），共分為如下五大類，其中A/B/C類為常用IP位址：
A類IP位址：8位網絡地址+24位主機地址
B類IP位址：16位網絡地址+16位主機地址
C類IP位址：24位網絡地址+8位主機地址
D類IP位址為組播地址，E類IP位址為保留地址，不做介紹。
五類IP位址與範圍
IP位址編碼規範中規定：網絡地址和主機地址為全0為本地地址，表示本地網絡或主機；網絡地址和主機地址為全1為廣播地址，表示所有網站都可接收發出的信息，通常這兩種IP位址不能作為互聯網中的主機IP位址。因此，每類IP位址中除去這兩個，可計算出ABC三類IP位址的網絡地址數以及每個網絡地址中所能容納的主機數量：
A類IP位址：126（2^7-2）個網絡地址，可容納主機16777214(2^24-2)台
B類IP位址：16382（2^14-2）個網絡地址，可容納主機65534(2^16-2)台
C類IP位址：2097150（2^21-2）個網絡地址，可容納主機254(2^8-2)台
關於IP位址的分類(A-E)，子網劃分，主機容量計算，子網掩碼與IP位址、子網地址、網絡地址的關係等內容詳見下節！
二、IP位址分類與子網劃分
本節內容要求讀者具備二進制知識，可參考：一文看懂計算機數據：從每位數永不大於9到二進制0-1那麼下面將為大家詳細介紹IP位址的分類與子網劃分等技術內容！
美國互聯網信息中心（InterNIC）統一管理全球的IP位址，並規定所有加入互聯網的網絡設備必須向其申請IP位址或者向當地的信息中心申請IP位址。當然，如果只是在局域網中通信，便可以根據實際需要靈活的設計IP位址機制。下面為大家介紹一種簡單的局域網IP位址劃分方案——子網掩碼編址：
子網掩碼示例
★子網掩碼：由除主機地址之外的所有位均為1構成。
前文中我們已經詳細介紹了IP位址的組成方式：網絡地址+主機地址，在上圖中的子網掩碼編址方案中，為了更靈活的分配主機數量，便將B類IP位址原本16位的主機地址進一步的劃分為了：子地址掩+新主機地址，這樣就形成了網絡地址+子網地址+主機地址的三級IP位址格式，並定義了子網掩碼來實現三級尋址。為了讓大家更清楚其中的機制，我們將通過實際案例來詳細說明。
★大學IP位址三級尋址案例介紹
其實一個組織或者機構向當地NIC申請的IP位址都是網絡地址，獲得網絡地址後，那麼該網絡地址對應的所有IP位址都將被互聯網視為本機構或組織內的網絡設備，如：
某所大學共有四個學院，學校向當地信息中心申請了一個B類網絡地址—128.1.0.0，即學校所有主機的IP位址都在128.1.0.0~128.1.255.255範圍內，學校計劃採用三級尋址方式將申請到的IP位址分為四個子網分配給對應的學院使用，那麼如何劃分呢？
從前文我們已經知道B類IP位址中網絡地址和主機地址各佔16位，所以信息中心給該院校分配的IP位址對應的：
網絡地址為：128.1等價於10000000.00000001
主機地址為：0.0~255.255等價於000000000.00000000~11111111.11111111
我們已經知道三級尋址要求將主機地址進一步劃分為：子網地址+新主機地址，學校要求劃分四個子網給四個學院，那麼我們從原主機地址中劃出兩位（00,01,10,11）即可構成四個子網，那麼新的三級IP位址結構對應的：
網絡地址為：128.1等價於10000000.00000001
子網地址為：0~3等價於00~11
新主機地址(14位)：0000000.00000000~111111.11111111
子網掩碼為：255.255.192.0等價於11111111.11111111.11000000.00000000
圖解如下：
三級IP尋址案例分析
三級IP位址尋址機制中的子網地址只對內部有效，互聯網始終認為學校網絡地址是128.0.0.0，並沒有子網地址。當互聯網中的網絡設備向學校內的主機發送數據時，在IP數據包抵達學校網絡時，邊界路由器將讀取IP數據包中的IP位址，並與學校的子網掩碼進行「與」操作，得到的結果就是學院子網，然後路由器再根據子網將該IP數據包轉發到對應的學院，再由學院子網將數據包轉發給目標主機，以此完成Internet主機向學校內主機發送數據的過程。
相信通過上述案例分析，讀者朋友們對於IP位址的劃分與子網掩碼都有了時刻認識，其實本節內容只是拋磚引玉，以上述內容為基礎，感興趣的讀者可以自行學習另一種更為有效的IP位址編址方案——可變長子網掩碼編址！該方案可以充分利用IP位址資源，減少IP位址浪費現象。限於篇幅，本文不做詳述。
三、為什麼要使用IP位址？
關於這個問題，其實在之前的文章中已經有所提及，在實際使用Internet的過程中，雖然用戶是很少需要直接使用IP位址的，比如上網，用戶都是通過網址來獲取信息，但其實網址最後都是映射為IP位址的，參見：一文看懂：網址，URL，域名，IP位址，DNS，域名解析，所以互聯網用戶所有的網絡行為進行的數據傳輸都是需要使用IP位址進行的。那麼這是為什麼呢？
為什麼要用IP位址？
原因解答：
首先我們要明確一點：普通互聯網用戶所接觸的所有互聯網終端設備都是基於TCP/IP協議的，當然相關專業人員會用到更多的協議，如：DHCP(動態主機分配協議)、FTP（File Transfer Protocol）文件傳輸協議、HTTP（Hypertext Transfer Protocol）超文本傳輸協議等等。而在TCP/IP協議中約定所有網絡設備之間進行數據傳輸必不可少IP位址，如計算機與手機，計算機與伺服器，計算機與計算機之間通信都需要IP位址，必不可少。IP位址作為互聯網設備通信中目的設備的唯一網絡標識，必不可少（重要的事情說三遍），否則IP數據包將如同無頭蒼蠅，在互聯網中胡沖亂撞，永遠無法抵達目標設備。
IP數據報幀格式
四、全球IP位址總量與使用量
❶全球IP位址總量
本文所述的IP位址均為IPv4版本，前文已經說明：IPv4地址共分為四段，每段數值範圍為0~255共256個，四段IP位址的數量=256的四次方，近42億多（實質是32位二進制，總IP個數=2的32次方），去除一些不可用的IP，全球可用IP位址總量約40億左右。
❷全球已使用的IP位址數量
通過BCZS可以查詢到全球各城市IP位址使用量（有的國家竟然只有幾個IP位址）：
全球各國IP位址使用量
具體IP位址的詳細數據查詢：
本機的IP位址信息示例
五、如何查看/修改IP位址
以計算機為例來講解如何查詢並修改IP位址，附帶手機上的IP位址查看與修改
❶計算機IP位址查詢——直接圖解
控制面板的打開方式：Win鍵（鍵盤左、右下角的win標識鍵）+R鍵，輸入「control」回車即可
查看計算機IP位址方式
❷手機IP位址查看
手機上如果使用wifi是可以查看IP位址的，如果使用流動網絡則沒有查看IP位址的必要，所以不做介紹。
手機IP位址查看
❸ IP位址修改
正常情況下，手機是不需要修改IP位址的，除非設置代理抓包或相關專業技術人員需要，所以這裏只介紹計算機上IP位址的修改操作：
計算機修改的IP位址一般上都是B類或者C類
B類默認子網掩碼：255.255.0.0
C類默認子網掩碼：255.255.255.0
默認網關：IP位址最後一段為1，如IP為192.168.1.x，默認網關都是192.168.1.1
修改計算機IP位址
六、路由器與IP位址
IP位址與我們普通用戶關係最緊密的莫過於家庭路由器的IP位址設置與分配，關於家庭路由器的設置，可以參考之前的文章：三分鐘學會路由器各參數功能及設置方法，可應付所有路由器設置！，現在的家庭路由器安裝設置變得越來越簡單了，只需要設置一個寬帶賬戶即可，所以本文只做原理性講解。
家庭用戶的IP位址不像企業、組織或者機構，並非申請一個地址段，而是由運營商分配的一個具體地址，如：183.185.21.171。由於IP位址具有唯一性，因此如果不使用路由器，那麼一個家庭寬帶只能有一台網絡設備能夠訪問互聯網，而寬帶通過路由器之後，便能夠允許多台設備同時訪問互聯網，這是為什麼呢？
路由器相當於一個水池，運營商分配的寬帶接入路由器後，路由器可以根據自身的地址池重新分配一批IP位址出去，這些IP位址就是我們手機、計算機、電視所獲取到的IP位址。
路由器功能示意圖
但這些地址只對於家庭內網而言有所區別，相對於互聯網來說，所有連接在路由器上的家庭網絡設備的IP位址都是運營商分配的IP位址：
家庭網絡設備拓撲圖
總結
本文通過通俗易懂的語言結合圖文深入淺出的對IP位址的所有「故事」進行了詳細的說明與介紹。希望通過本文的講解讓更多的人對IP位址，對計算機，對互聯網有更多新的認識！
