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IP 地址与地址体系

頻出约 32 分钟5 个术语过去问 16 题

本单元目标

  • 能够讲清 IP 地址做什么,并把它和子网掩码、DNS 各自的作用分开。
  • 能够凭地址长度和写法分辨 IPv4 与 IPv6。
  • 能够按使用范围区分全局 IP 地址和私有 IP 地址,并说明连接两者的 NAT 如何工作。
术语总表(5 个)
术语一句话术语定位辨认要点
IPアドレス在网络上识别通信对方设备的编号泛指各类地址的总称用来标明通信的目的地和发送方
IPv4用 32 比特表示地址的 IP 版本按版本划分的类型32 比特,用点分隔
IPv6把地址扩展到 128 比特的 IP 版本按版本划分的类型128 比特,用冒号分隔
グローバルIPアドレス在互联网上分配、全世界不重复的地址按使用范围划分的类型全世界不重复
プライベートIPアドレス只在家庭、公司等内部网络里使用的地址按使用范围划分的类型在整个内部网络中不重复

术语

IP 地址(IPアドレス)是在网络上识别通信对方设备的编号,与通信部件自带的 MAC地址(MACアドレス)是两回事。

  1. 附上目的 IP 地址
  2. 路由器转发到下一站
  3. 送达对方设备

经过多次转发,数据包到达持有该目的 IP 地址的设备。

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数据被切成叫作数据包的小单位来传送,在网络之间做中继的设备路由器(ルータ)会查看目的 IP 地址,决定下一步转发给谁。地址分成两段:指明哪个网络的网络地址部分(ネットワークアドレス部)和指明其中哪台设备的主机地址部分(ホストアドレス部),分界由子网掩码(サブネットマスク)这个值决定。一串数字不好记,所以平时用域名(ドメイン名)这种字符串来指定对方,再由 DNS 这套机制查出对应的 IP 地址。

类比就像快递单上的收件地址。写到街道就定下了配送片区,再写门牌号就定下了是哪一户。

记法IP 是 Internet Protocol 的缩写,其中的 P 不是“编号”,而是“通信的约定”。

考点

  • 常考子网掩码(サブネットマスク)这个值用来划定地址中到哪一位为止表示网络。它不负责转换地址,也不负责自动分配地址。
  • 易混DNS 关联的是域名(ドメイン名)、主机名(ホスト名)这类名称和 IP 地址(IPアドレス)。与 MAC地址(MACアドレス)的对应、给设备自动分配地址,都由别的机制负责。
  • 常考DNS 服务器(DNSサーバ)停了,线路和路由器(ルータ)并不会跟着停。受影响的是用名称指定对方的方式,直接用 IP 地址指定则不受影响。

该术语的过去问 3 题 IPアドレス

IPv4 是互联网通信协议 IP 的第 4 版,用 32 比特(32ビット)表示地址。

表示方式第 1 组第 2 组第 3 组第 4 组
二进制数(每组 8 比特)11001011000000000111000100011001
十进制数(203.0.113.25)203011325

可表示的地址有 2 的 32 次方个,大约 43 亿,随着联网设备增多,地址不够用成了问题。书写时把 32 比特按每 8 比特分成 4 组,每组写成 0~255 的十进制数,再用点连起来。

类比好比位数固定的会员号。只要不加位数,会员再多,能发出的号码总数也不会变。

记法v4 的 4 是版本号,恰好也等于用点分开的组数,可以记成“4 组 × 8 比特 = 32”。

考点

  • 常考只要有一组含英文字母,或组数不是 4,就不是 IPv4 地址。
  • 常考IPv4 地址的数量有上限,不够分给所有直接连入互联网的设备。

该术语的过去问 2 题 IPv4

IPv6 是为解决 IPv4 地址不足而设计的 IP 版本,它把地址长度扩展到 128 比特(128ビット)。

可表示的地址达到 2 的 128 次方个,实际上不必再担心不够用。写法是每 16 比特一组、用冒号分隔的十六进制数,看上去带字母,其实仍是数值,并不是域名那样的名称。

类比好比把会员号的位数大幅加长。每多一位,能发出的号码总数就成倍增长。

考点

  • 常考IPv6 的地址长度是 128 比特(128ビット),是 IPv4 的 4 倍。
  • 常考IPv6 解决的是地址不足。它既不会让通信变快,也不要求使用特定的线缆(ケーブル)。
  • 常考IPv6 和 IPv4 能在同一网络上共存,不必分开搭建两套网络。

该术语的过去问 2 题 IPv6

「IPv4」与「IPv6」的区别

比较点IPv4IPv6
关键地址长度32 比特128 比特
地址总数2 的 32 次方(约 43 亿个)2 的 128 次方
写法十进制数,用点分隔十六进制数,用冒号分隔
示例203.0.113.252001:db8:0:0:0:0:0:1

グローバルIPアドレス全局 IP 地址

在术语表中打开 グローバルIPアドレス

全局 IP 地址(グローバルIPアドレス)是在互联网上分配、全世界不重复、从外部可以直接访问到的 IP 地址。

同一个号码若出现在两处,目的地就无法确定,因此要在以号码管理国际组织 ICANN 为顶层的体系内,经由互联网服务提供商(ISP)等渠道分配。像 Web 服务器这样接受外部连接的设备,通常使用这种地址。

类比就像公司的总机号码。无论从世界哪里打来,接通的都是同一家。

记法global 与 globe(地球)同源,可以联想成“放眼地球只此一个”。

考点

  • 常考全局 IP 地址(グローバルIPアドレス)即使看上去没人用,也不能擅自设定。同一个值也不能同时分给多台设备使用。
  • 常考全局 IP 地址不是固化在设备里的编号,而是一个设定值,所以更换设备后可以沿用原来的值。

该术语的过去问 2 题 グローバルIPアドレス

プライベートIPアドレス私有 IP 地址

在术语表中打开 プライベートIPアドレス

私有 IP 地址(プライベートIPアドレス)是只在家庭、公司等内部网络里使用的 IP 地址。

  1. 内部网络的设备
  2. 地址转换(NAT)
  3. 互联网上的对方
  4. 反向转换响应并交给设备

NAT 把目的地址改回私有 IP 地址,响应由此送达内部网络的设备。

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从规定的范围(比如以 192.168 开头的范围)中选取,并保证在整个内部网络中不重复。它本身无法与互联网通信,因此由 NAT(Network Address Translation)这一功能在它和全局 IP 地址之间进行转换。

类比就像只在公司内部管用的分机号。别的公司有相同的分机号也无妨,对外则要通过总机号码接通。

记法和 private room(包间)的 private 一样,可以联想成单靠自己出不了房间门的号码。

考点

  • 常考NAT 转换的是私有(プライベート)与全局(グローバル)这两类 IP 地址(IPアドレス)。IP 地址和域名(ドメイン名)之间的转换归 DNS 负责。
  • 常考使用私有 IP 地址(プライベートIPアドレス)无须向 ISP 申请,也不由 ICANN 分配。
  • 常考分配给哪类设备没有限制,内部网络的服务器(サーバ)同样可以使用私有 IP 地址。

该术语的过去问 2 题 プライベートIPアドレス

「全局 IP 地址」与「私有 IP 地址」的区别

比较点全局 IP 地址私有 IP 地址
关键使用范围互联网内部网络之内
不得重复的范围全世界整个内部网络
获取方式经由 ISP 等渠道分配无须申请,自行选定
与互联网通信可以直接进行可以经由 NAT 进行

要点

  • IP 地址是识别通信对方的编号,路由器据此选择数据包的转发对象。
  • 子网掩码把地址划分为网络一侧和设备一侧,DNS 负责查出它与域名的对应关系。
  • IPv6 是为解决 IPv4 地址不足而设的版本,两者能在同一网络上共存。
  • 使用私有 IP 地址的设备与互联网通信时,由 NAT 转换地址。

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