为什么我们家里的IP都是192.168开头的？

清疚 2024-03-22 22:07 52阅读 0赞

来讲个故事。  
资深老舔狗小张今天很兴奋，说什么也要请大家喝奶茶。  
因为他说他感觉要跟喜欢的女生小吕修成正果了。  
一问为什么。  
他耳朵都红了，说"我觉得小吕在暗示我了，她说她喜欢看阿凡达，正好我长得就像阿凡达"。

![format_png][]

听了让人皱眉。  
他继续说："她说她喜欢射手座，正好我就是"  
我挠挠头："行，别说了，懂了。她住上海，你也住上海，你两算是同居了"  
他愣了一会，看了看我："别说这种舔狗话，但你说的其实有点道理，上次她让我帮她修电脑，我发现她家的ip是192.168.xx.xx，巧了，我家的也是，我怀疑我们住的很近"。

![format_png 1][]

很感动。

我甚至没敢告诉他，我家里的IP也是192.168开头的，我猜你家的也是，就现在正在看这篇文章的你。

但问题就来了，为什么大家的IP都是192.168.xx.xx？

我们今天来聊下这个话题。

#### IP地址是什么 ####

我们知道，网络通讯的本质就是收发数据包。如果说**收发数据包**就跟**收发快递**一样。那**IP地址**就类似于快递上填的收件地址和发件地址一样，有了它，路由器就可以开始充当快递员的角色，在这个纷繁复杂的网络世界里找到该由谁来接收这个数据包。

![收发数据就像收发快递][format_png 2]

> 由于我们现在主流的还是IPV4地址，所以默认以IPV4为例进行讲解。

这个IP大概长这样。

![IPv4地址][IPv4]

在控制台里执行`ifconfig` 就能看到。inet 边上的 `192.168.31.170` 就是IP地址。

powershell

复制代码

`$ ifconfig en0: flags=8863<UP,BROADCAST,SMART,RUNNING,SIMPLEX,MULTICAST> mtu 1500 options=400<CHANNEL_IO> ether 88:36:3d:33:a0:15 inet6 fe70::1009:aabf:ecc6:2d10%en0 prefixlen 64 secured scopeid 0x6 inet 192.168.31.170 netmask 0xffffff00 broadcast 192.168.31.255 nd6 options=201<PERFORMNUD,DAD> media: autoselect status: active`

说白了，它就是个特殊点的**编号**，用于在互联网中唯一定位到某台机子。

为了表示这个编号，IP地址一共分为`4个字节`，一个字节`8位`，共`32位`，能用来表示最多 `2 ^32`，也就是 `42亿`个地址。

貌似。。。有点少？

2021年全球就有`78`亿，今年更是突破了80亿，也就是说人均一个IP都做不到。

![当前全球人口数][format_png 3]

为此好多年前，就在说`IPV4`地址不够用，要耗尽了，于是才会有后来的`IPV6`地址。

IPv6用了更多的字节数，因此能表示更多的地址。大概长这样。

![IPv6地址][IPv6]

是不是很**陌生**，感觉没怎么见过。

这就对了。

大家有没有发现，用了这么多年，大部分人其实还在用IPV4地址，不是说要耗尽了吗？

为什么大家还一直在用IPV4？

先别急，我们再聊个**前置**知识点，**IP地址的分类**。

#### IP地址的分类 ####

为了更好的管理这42亿个IP地址的用途。我们应该也在教科书上看过这样一张IP分类的图。

![IP地址的分类][IP]

大概的意思是`32位`地址里，开头为0的，那就是A类地址。开头为10的，就是B类，开头为110的，就是C类。在这之后，把剩下的字节数拆成两段，一段表示**网络号**，另一短表示**主机号**。

**网络号和主机号的关系，就像是某个停车场编号和停车位号的关系**。一个城市里有很多停车场，而停车场里又有很多个停车位。每个停车位可以停一辆车，这里的一辆车，其实就是一台电脑（主机）。

大型停车场少，但是能停的车巨多，对应**A类地址的网络号少，但是主机号多。**

小型停车场到处都是，但是一般能停的车就少，对应**C类地址的网络号多，但主机号少。**

大佬们一开始这么划分网络，其实也是为了**方便管理**，比如A类地址，是给大型组织机构用的，主机地址的位数高达`1600w+`，C类地址是给小公司用的，主机号只有`200+`。

这个差距就有点悬殊了，放在今天就不太合理了，我开个网吧可能都不止200台机子对吧，用C类嫌主机号少，用A类又嫌主机号太多。**因此现在这套分类机制其实已经很少用了。**

取而代之的是方案是，将所谓的ABC分类直接取消，**只保留网络号和主机号**，并且网络号的位数也不像以前限制的那么死，**用一个斜杠告诉用户多少位是网络号，其余的都是主机号**。比如 `172.20.61.69/20`，那**网络号**的位数就是`20位`，主机号的位数是32-20=`12位`，能放4096台机子，很灵活，很够用。

![1668126898773][]

这就是，所谓的**CIDR**，(Classless Inter-Domain Routing， 无类别域间路由)。

#### IP地址不够用了吗？ ####

但不管你怎么去分类，在32位下的限制下，你就算玩得再花，只要将`A类+B类+C类+X类`**加起来**，IP的个数也最多还是42亿个。还是不够用。

那既然**加法**不行，那我们就用**乘法**。

**啥意思？**

`42亿`这个数字对大家来说太大了，为了方便理解，我们改成`6个IP`。

假设将6拆成`4+2`，再让`4乘以2`，那结果8肯定大于6。

一开始，我们理解的网络世界**只有一层**，每人一个IP，那就只有6个人能上网。

![相加只能让6人上网][6]

现在我们将网络分成两层。像下面这样。

![相乘能让8人上网][8]

每2个人构成一个"**小网络**"，**对外共用一个IP**，而内部每个人的IP都不一样，4个小网络共同构成一个"**大网络**"。比如小明的电脑是1号网络下的6号机子，小红的电脑是2号网络下的6号机子。这样也能做到**唯一标识某台机子**的效果。

像上面这样，每个2人构成的小网络，就叫做**局域网**，也就是所谓的**内网**，用的IP（上面的5，6）也叫**私有IP**或**内网IP**，而上面提到的"大网络"，则是**广域网**，用的IP则被称为**公有IP**或**公网IP**。

通过这种方式，原本只能让6人上网，现在却能让8人同时上网。这还是IP只有6个的情况下，如果让数字变回42亿，那就能支持远大于42亿的机子上网了。

![公有和私有IP的概念][IP 1]

按照这样的思路，回到上面的ABC类IP地址，大佬们也将它们分成了**私有和公有两部分**。

在`rfc1918`文档中定义了**私有地址的范围**。它们不会出现在广域网中，只会出现在局域网内。

powershell

复制代码

`* A类地址：10.0.0.0--10.255.255.255 * B类地址：172.16.0.0--172.31.255.255 * C类地址：192.168.0.0--192.168.255.255`

这时候，你再看看**C类**里的私有地址范围，眼熟不？

`192.168.xx.xx`就是这网段内的其中一个IP地址。这个范围里大概有6w+个主机号，什么家庭条件能用得完？

于是，就变成了一条街或者一个小区，又或者小区内的几幢楼**共用一个公网IP**，而内部就用`192.168.xx.xx`这样的**内网IP**。所以只要你在家，大概率会发现你的IP地址是C类的`192.168.xx.xx`。

![几幢楼共用一个公网IP][IP 2]

但其实只要你想，A类和B类的私有地址也是可以用在局域网里的。

你到了公司里执行下`ifconfig`命令，你很可能会发现你的局域网IP就不是`192.168`开头的了, 而是`172`或者`10`开头的。

这是因为在公司内网里，需要的IP数量会更大，172和10开头的IP能表示的主机更多，比如10开头的能表示1600w+个。

就不说别的，**光A类地址**，只拿了个10开头的网络号出来当内网IP就能表示1600w+个主机号，其余的100+个A类网络号都拿来当公网地址。按上面提到算法去进行个相乘，`公网IP数 * 内网IP数 = (100+ * 1600w) * 1600w`，你也别管我算的对不对，反正就是能提供给好多设备使用，更别说还有B类和C类的还没算呢。

而且上面只考虑了一层局域网，其实局域网内还能再分成多层，局域网内再嵌套局域网。就像下面这样，这样能用的IP数量就更多了。

![局域网内还有局域网][format_png 4]

所以说，IP地址虽然不多，但其实完全够用，这也是我们一直以来迟迟不切换成IPv6的原因。**够用，能跑，为什么要换？**

聊到这里，其实就回答了文章标题的问题，**为什么大家的IP都是192.168开头的**，是因为IPv4地址有限，为了有效利用这些有限的地址，我们可以将网络分为**局域网和广域网**，将IP分为了**私有IP和公网IP**，一个局域网里的N多台机器都可以共用一个广域网IP，从而达到了"做乘法"的效果，大大增加了"可用IP数量"，**小区里几幢楼可以共用一个公网IP**，且因为设备数量不多，一般选用**C类**的私有地址，也就是`192.168`开头的地址。

但问题就来了，**怎么知道我的公网IP地址是什么？**

#### 查询自己的公网IP地址 ####

在家里的电脑上，通过`ifconfig`，你能拿到自己的**内网**IP地址，比如我的就是`192.168.31.170`。

powershell

复制代码

但如果你想知道你的公网IP地址的话，该怎么做呢？

有个简单的方法。你直接在`baidu`上搜索"**我的IP地址**"，就能看到你的公网IP地址。

![format_png 5][]

> 别去ping这个地址，这个图被我p过。

如果你用的是某里云的机子。你也会发现你的机子既有私有IP地址，也有一个公有IP地址。

![某里云可以同时分配公有和私有IP][IP 3]

> 也是p的图。

当你去ping上面的**私有**地址`172.21.56.59`时，你会发现它根本**ping不通**。

powershell

复制代码

`$ ping 172.21.56.59 PING 172.21.56.59 (172.21.56.59): 56 data bytes Request timeout for icmp_seq 0 Request timeout for icmp_seq 1 Request timeout for icmp_seq 2 ^C --- 172.21.56.59 ping statistics --- 4 packets transmitted, 0 packets received, 100.0% packet loss`

而公网地址`46.101.121.11`却可以ping通。也就是说，在你家的局域网里，你只能通过**公网IP**地址去访问这台云服务器。

powershell

复制代码

`$ ping 46.101.121.11 PING 46.101.121.11 (46.101.121.11): 56 data bytes 64 bytes from 46.101.121.11: icmp_seq=0 ttl=48 time=273.481 ms 64 bytes from 46.101.121.11: icmp_seq=1 ttl=48 time=268.018 ms 64 bytes from 46.101.121.11: icmp_seq=2 ttl=48 time=266.606 ms ^C --- 46.101.121.11 ping statistics --- 3 packets transmitted, 3 packets received, 0.0% packet loss`

这时候，用过他们家服务器的人可能会有个疑问。

只要申请一台云服务，某里云就能给你一个公网IP地址，怎么做到的？

**这。。。这么富的吗？**

其实，某里云跟管IP的机构，**租用**了的一批IP地址，在你需要的时候，就能付费租给你，不用了也能回收分配给其他人。

而且公网IP地址下面，其实也可以挂多台云服务器，用上文提到的方式，让多台云服务器共用一个IP。

因此不太需要担心IP耗尽的问题。

#### 总结 ####

*  IP地址就像快递里填的送件和收件地址，是一串编号，用于在纷繁复杂的网络世界中标识你的位置。
 *  IPv4有32位，最多能表示42亿个IP地址。为了更好的管理它们，教科书上出现过ABC这样的分类方式，并且在ABC类里还分为私有地址和公有地址。但目前流行使用`CIDR`的方式进行分类。
 *  为了表示更多主机，我们可以将网络分为广域网和局域网，广域网用公有地址，局域网使用私有地址。将公有地址乘上私有地址，就能表示远大于42亿台的机子。
 *  家庭网络较小，往往小区内几幢楼构成一个局域网，这几幢楼共用一个公有IP地址。局域网内选择了C类的私有地址，也就是192.168.xx开头的ip，所以你会发现我们家里的IP基本上都是`192.168`开头的。
 *  在baidu上搜索"**我的IP地址**"，就能看到你的公网IP地址。

差不多了，给大家留个问题吧

上面提到，网络分为广域网和局域网，IP分为公有和私有。一个局域网内所有机子对外使用一个公有IP，对内则使用私有IP。

那么问题来了，公网里不使用私有IP，一个局域网里的私有IP想访问局域网外的公有IP，**必然要做个IP转换**，这是在哪里做的转换呢？

![私有IP和公有IP在哪进行转换][IP_IP]

#### 最后 ####

我在写文章的时候，遇到个小彩蛋。

当我在baidu搜索的网页里，用F12打开浏览器的**控制台**时。

看到了下面这么一段话。发现是个招聘推广文，想想也是，会开控制台看的基本上都是跟程序员沾边的人，这波是精准引流了。

![format_png 6][]

招聘宣传语确实写的很好。

看完我emo了，当年我毕业的时候，也想着自己有一天能靠着写代码改变世界。

多年以后，我发现，能改变自己，就已经很了不起了。。。

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[IPv4]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/14/f340d99cb41748439faa19cd95d98995.png
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[IPv6]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/14/b7e80a85a63e4d0286c7159f5d2d73d4.png
[IP]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/14/18189ad2254e4646a576bc19dc8aec0b.png
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