什么是 IP 地址以及它是如何工作的？（终极 2022 指南）

如果您上网的时间足够长，您很有可能遇到过某种形式的 IP 地址。

每个设备都有一个 IP 地址，并且需要它能够通过网络（包括互联网）与其他设备通信。

如果我们告诉您您是因为 IP 地址而来到这里怎么办？即使您可能没有输入过一篇，但您正在阅读这篇博文，这要感谢一篇。

IP 地址无处不在，没有它们，互联网上的任何东西都无法运行。

这就是这篇文章的内容。

在本文结束时，您将了解有关 IP 地址的所有信息。

我们将介绍 IP 地址是什么、它们如何工作、如何获得 IP 地址、DNS 和 ARP 是如何工作的等等。

我们还将介绍 IP 地址如何与网站相关。

如果您正在寻找 IP 寻址的基础，那么您来对地方了！目录

什么是 IP 地址？

所以让我们从头开始。什么是 IP 地址？

IP 地址是分配给 Internet 或本地网络上的设备的数字地址。它们使网络中的不同设备能够相互识别和通信。

将它们视为您的电话号码，您并没有大错特错。

您的朋友需要您的电话号码，以便他们可以打电话或通过 WhatsApp 联系您。对于网络来说也是类似的事情。

计算机和其他设备使用 IP 地址的方式与我们使用电话号码相互通信的方式相同。

任何联网设备都需要一个 IP 地址才能发送和接收流量。

每部手机、电脑、笔记本电脑、平板电脑、联网冰箱和任何其他设备都需要一个。

这就是为什么它们如此重要。

IP 地址通常是一串数字，分成 4 组，每组 3 组，例如172.217.14.206。这是一个谷歌 IP 地址。

我们说“通常是数字串”是因为寻址方式正在发生变化。我们稍后再谈。

完整的 IP 地址范围从 0.0.0.0 到 255.255.255.255。

它以 255 结束，因为这是一个八位字节中的最大数字，这就是 32 位寻址的工作方式。

由于有四组数字，它们是八位字节（8 位信息），所以 4 x 8 = 32。

不用担心那部分，我们只是为了完整性而将其包括在内。

IP 寻址与运行 WordPress 网站有什么关系？

了解 IP 地址很有趣，但这与运行 WordPress 网站有什么关系？

在两种情况下，知道 IP 地址会很有用，即分析和防御。

你好！我叫 Sujay，是 Astra 的首席执行官。

我们的使命是通过负担得起的软件产品和成功所需的教育帮助小型企业在线发展。

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分析和 IP 地址

如果您经营在线商店或想要跟踪人们从何处访问您的网站，IP 地址将发挥关键作用。

分析工具将捕获 IP 地址并确定这些 IP 地址在世界上的哪个位置用于提供该数据。

没有它们，您将不知道人们来自哪里，也无法识别他们的位置或您的主要市场。

网站防御和 IP 地址

网站所有者使用 IP 地址的另一种方式是使用防火墙。

许多 WordPress 防火墙包括黑名单和白名单。两者都依赖于 IP 地址来工作。

黑名单是被阻止访问您的网站的 IP 地址列表。白名单是可信 IP 地址的列表。

WordPress 防火墙会跟踪所有试图访问您网站的 IP 地址。如果它识别出可疑活动，它将阻止该 IP 地址访问您的站点。

相反，您可以手动将自己的 IP 地址添加到白名单中，以确保您始终能够访问它。

在普通 WordPress 网站中使用 IP 地址的两种简单但基本的方式！

IP 地址剖析

IP 地址分为两半。前半部分是网络 ID，后半部分是主机 ID。

因此，在我们上面的 Google 示例中，172.217部分是网络 ID，14.206部分是主机 ID。

网络 ID 标识 IP 地址分配到的网络。例如，您的 ISP、您的公司或您的家庭网络。

主机 ID 标识设备。它是一个可以分配给该网络内设备的数字池。例如，您的笔记本电脑、手机、PS5 或 Xbox。

IP 地址的类型

我们认为您应该知道两种主要类型的 IP 地址，即动态的和静态的。

动态 IP 地址

动态 IP 地址是一种可以频繁更改的 IP 地址。

动态 IP 地址由您的 ISP 或路由器提供。ISP 批量购买 IP 地址并自动分发给客户。

由于 ISP 通常有成千上万的客户一直在连接和断开连接，因此他们创建了 IP 地址池。

ISP 拥有的所有 IP 地址都放入一个池中，客户路由器将定期或在重新启动时请求一个。

ISP 路由器将分配一个动态 IP 地址并对其进行映射，以便您的路由器可以连接到 Internet。

然后，该地址将根据您的 ISP 设置的时间定期刷新。

这样做的目的是确保使用 ISP 拥有的所有 IP 地址，并且不会让任何客户失去连接。

静态 IP 地址

静态 IP 地址是在一段时间内保持不变或静态的 IP 地址类型。

这些可以由 ISP 或您自己的路由器分配。分配后，您的路由器会在您成为客户的整个期间保留静态 IP 地址。

如果您管理自己的 Web 服务器而不是使用托管公司，则需要静态 IP 地址。

在这种情况下，静态 IP 地址可以防止 DNS 混淆。

稍后我们将讨论 DNS。

IP 地址版本

除了不同的类型外，还有两个版本的 IP 地址——IPv4 和 IPv6。

IPv4

IPv4 代表 Internet 协议版本 4。这是目前最流行的 IP 地址类型，并且从一开始就存在。

IPv4 地址由点十进制表示法表示。这意味着地址是由句点分隔的 4 部分。

我们在上面用作示例的地址是 IPv4 地址 – 172.217.14.206。

IPv4 使用 32 位地址空间。这意味着只能有 2 ³² (4,294,967,296) 个唯一地址。

那是43 亿，给或拿几个。

这个数字可能看起来很大，但随着互联网和连接设备的快速扩张，我们的地址已经用完了。

这被称为“ IPv4 地址耗尽”，描述了唯一 IPv4 地址的短缺。

随着越来越多的设备上线，IPv4 允许的 43 亿个地址正在迅速减少。

这导致了IPv6的发展。

IPv6

IPv6 代表 Internet 协议版本 6。

在 IPv6 中，我们使用 128 位地址空间，这意味着我们可以拥有 2 ¹²⁸个（大约 3.403×10 ³⁸）个 IP 地址。

那是340 万亿万亿个IP 地址！

与 IPv4 中的数字相反，在 IPv6 中，我们使用字母数字，包括字母和数字，用冒号而不是句点分隔。

一个很好的例子是 Google IPv6 地址—— 2607:f8b0:4003:c00::6a。

在可预见的未来，新的字母数字系统允许更多的 IP 地址。

随着物联网、物联网变得越来越普遍，我们将需要所有这些地址！

IP 地址摘要

所以快速总结一下IP地址：

每个联网设备都需要一个 IP 地址才能发送和接收数据
IPv4地址由两部分组成，网络ID和主机ID
IPv4 是当前系统，但地址不足
IPv6 看起来更复杂，但提供更多地址
IPv4 能够处理 43 亿个地址
IPv6 能够处理 340 万亿个 IP 地址

如何获得 IP 地址？

所以你知道什么是 IP 地址，但是你如何得到一个呢？

IP地址有两种主要类型，网络级地址和本地地址。

您的 ISP 将为您的宽带连接分配一个网络级地址
您的网络提供商将为您的手机分配一个网络级地址以供 4G 或 5G 使用
您的路由器将为网络上的每台设备分配一个本地地址

所以，分解它：

您的 ISP 将为您的宽带路由器提供一个 IP 地址，以便它可以与 Internet 通信
您的路由器将为您网络中的设备分配一个 IP 地址，以便它们可以使用互联网或相互交谈

例如，您的 ISP 将 IP 地址 166.166.166.156 分配给您的路由器。这允许您的路由器使用 ISP 网络访问互联网。

反过来，您的路由器可以为您的台式计算机分配一个 IP 地址 192.168.222.111。

192.168… 地址是全球通用的内部网络地址。

例如，如果您有 Xbox 或 PS5，您的路由器可以为其分配 IP 地址 192.168.222.112 和任何其他设备 .113、.114 等。

内部网络地址由您的路由器和主机部分控制，后半部分可以是您喜欢的任何一组 3 个数字。

那么，如果您的 ISP 认为您的地址为 166.166.166.156，那么 IP 地址为 192.168.222.111 的设备如何使用互联网呢？

它使用网络地址转换，NAT。

网络地址解读

网络地址转换或 NAT 是大多数现代路由器的功能。它使路由器能够将 ISP 提供的 IP 地址与路由器提供给网络的内部 IP 地址分开。

它使用一个简单的表来映射网络上哪个设备使用的 IP 地址，称为 ARP 表或 ARP 缓存。

我们马上就到 ARP。

NAT 的工作方式如下：

您在桌面上打开浏览器并打开网页
您的路由器会自动将分配给您桌面的 162.168 地址与您的 ISP 提供的网络地址进行切换
路由器收到网站数据后，会将 IP 地址切换回您的本地地址并将其发送到您的桌面

您通过 Internet 发送的每个数据包都会发生这种情况！

现在让我们解释一下 ARP 表或 ARP 缓存。

路由器和 ARP 缓存

大多数路由器都有一个 ARP 缓存或 ARP 表。计算机也使用 ARP 缓存，但我们现在更关心路由器。

ARP 缓存是一个将 IP 地址映射到 MAC 地址，然后映射到路由器端口的数据库。

什么什么？MAC地址？

IP 地址不是唯一的。世界上的每个路由器都可以为计算机分配相同的本地网络 IP 地址，这可能会非常混乱！

IP 地址也可以是动态的，这意味着它们可以随时出于任何原因进行更改。

Internet 协议通过使用 MAC 地址路由流量来克服这一问题。

MAC 地址，即媒体访问控制地址，是真正唯一的标识符。

MAC 地址如下所示 – 2C:F0:5D:98:45:0C。就像下图中的红色边框一样。

世界上每一个网卡或芯片（用于手机和平板电脑）都有一个完全唯一的 MAC 地址。它也被称为“烧录”地址，因为它是在工厂编程的，无法更改。

路由器使用 ARP（地址解析协议）来检测每个连接的网卡或芯片的 MAC 地址，并创建一个称为 ARP 表或缓存的数据库。

该数据库会将特定的 MAC 地址映射到 IP 地址，以便知道将流量发送到哪里。

如果设备使用有线连接，路由器也会记录它所连接的端口号。

端口是路由器上的物理以太网端口。如果你检查你的，你会看到它们都被编号了。这是端口号。

路由器使用端口号来帮助将流量发送到正确的设备，而无需将其发送到其他所有设备。

ARP 缓存看起来有点像这样：

‘桌面0 = 2C:F0:5D:98:45:0C =端口0 = 192.168.222.111。

从技术上讲，它看起来不像那样，但你明白了。

路由器维护该表，因此它知道来自 192.168.222.111 的任何网络流量都来自具有 MAC 为 00:00:5e:00:53:af 的网络设备的设备。

路由器还知道任何发往 Desktop0 的互联网流量都应该只通过端口 0 而不是其他任何地方发送。

还和我们在一起吗？

以下是所有工作原理的细分：

您的 ISP 为您的宽带路由器分配一个网络 IP 地址
您的路由器会检测到哪些设备连接到它并为每个设备分配一个本地 IP 地址
路由器构建将 IP 地址映射到唯一 MAC 地址和端口的 ARP 缓存
当您从设备访问 Internet 时，路由器会使用网络地址转换将您的本地 IP 地址与其网络地址切换，以便您可以使用宽带
当它接收到流量时，路由器会切换回 IP 地址并使用它映射的端口将其转发到您的设备
所有这一切都在几毫秒内发生，所以你永远不会真正了解它

ARP 缓存是一项 IPv4 功能。当 IPv6 最终接管时，它将使用 NDP，即邻居发现协议。不过，它的工作方式几乎相同。

这一切在实践中如何运作？

所以这就是所有的理论，它在现实生活中是如何运作的？

让我们使用一个示例来说明路由器如何了解其网络上的内容：

您打开连接宽带的路由器。路由器向您的 ISP 发送 ping 以宣布它可用
ISP 验证连接，检查您是付费客户并分配 IP 地址，以便您可以使用互联网
路由器验证它是否可以使用该 IP 地址
然后路由器通过每个端口发送一条广播消息，上面写着“你好，有人在吗？” 如果是这样，请将您的 MAC 地址发给我，以便我们聊天”。
网络上的每台设备都会听到该消息并回复“嘿！我是 Desktop0，我的 MAC 地址是 2C:F0:5D:98:45:0C。让我们连接！
路由器将其连接的 MAC 地址和端口输入到 ARP 表中。它还检查可用的 IP 地址并分配一个
现在每台设备都可以通过路由器访问互联网

是的，这有点复杂，但大部分都发生在幕后。您的路由器和 ISP 将在您不知情的情况下处理大部分这些任务。

如何获取 IP 地址的摘要

以下是如何分配 IP 地址的快速摘要：

网络级地址由您的 ISP 分配
本地 IP 地址由您的路由器分配
您的路由器使用 ARP 缓存将本地 IP 地址映射到路由器端口（用于有线连接）和设备
ARP 缓存将网卡的 MAC 地址映射到您分配的 IP 地址
路由器使用网络地址转换将本地 IP 地址更改为自己的 IP 地址，以便它可以通过 Internet 发送和接收流量
然后路由器将流量转换回本地 IP 地址并将其转发到您的设备

IP 寻址和网页浏览

如您所知，设备使用 MAC 地址和 IP 地址相互通信。

那么，为什么我们不在网络浏览器中输入 IP 地址来访问网站呢？

如果你愿意，你可以，但你能想象记住几十个 IP 地址只是为了访问你最喜欢的网站吗？

我们也做不到，这就是 DNS 被发明的原因。

引入域名是为了令人难忘。它们可以被买卖、品牌化和发明越来越复杂的域名。

但归根结底，服务器使用 IP 地址进行通信。

那么您的浏览器如何知道在 URL 栏中输入 www.google.com 意味着它需要访问位于 172.217.14.206 的 Web 服务器？

使用 DNS。

每个域名都与特定的 IP 地址相关联。

DNS 和 IP 寻址

此链接是通过域名系统 (DNS) 完成的。DNS 就像域名的地址簿。

可以将其视为包含数百万个域及其 IP 地址的巨大 ARP 缓存。

例如，位于www.amazingwebsitename.com的网站的 Web 服务器 IP 地址可能为62.62.621.621

因此 DNS 记录可能如下所示：

www.amazingwebsitename.com = 62.62.621.621

它看起来并不完全像这样，但它就是这样工作的。

DNS服务器有两种类型，权威DNS和递归DNS。

权威 DNS 服务器

权威 DNS 服务器是谷歌、Cloudflare 等大型互联网公司拥有的中央服务器。

它们是为数百万个网站维护准确 DNS 记录的大型服务器。

递归 DNS 服务器

递归 DNS 服务器通常由您的 ISP 拥有。它将维护自己的数千条甚至数百万条记录。

如果找不到它要查找的内容，它将查询权威 DNS 服务器。

DNS、IP 地址和网页浏览

当您尝试访问网站时，请在 URL 栏中键入域名。

您的路由器查询 DNS 以查找托管该网站的 Web 服务器的 IP 地址。

如果您的 ISP 的 DNS 有记录，它会将 Web 服务器 IP 地址返回给您的浏览器。
然后，您的浏览器请求访问该 IP 地址。您的路由器查找地址，发现它未连接并查询您的 ISP 路由器。
该路由器检查该 IP 地址是否已连接。如果是，它连接你。
如果不是，它会查询互联网深处的核心路由器以查看该 IP 地址的位置。
核心路由器知道该 IP 地址在哪里，并将消息一路发送回您的路由器。
您的路由器会传递该信息，您的浏览器会直接访问该网站的Web 服务器托管。

网站加载，每个人都很高兴。

如果您的 ISP 的 DNS 没有记录，它将查询其最近的权威 DNS 服务器。

如果该服务器有它，您的 ISP 服务器会告诉您的浏览器并保留它自己的该记录副本以节省下次工作量。

通常只有一个或两个 DNS 查询，但偶尔，最近的权威服务器需要咨询另一台权威服务器。

从理论上讲，这将一直持续到其中一个人找到条目为止！

所有这一切都在几秒钟内发生，大多数网络用户都不会注意到。

如您所见，这里发生了两个不同的查询。

一，您的路由器尝试查找您键入的域名的 IP 地址的 DNS 查找。

第二，通过您的 ISP 和核心路由器查找您的路由器所在的 IP 地址，尝试确定该域的 Web 服务器在世界上的哪个位置。

尽管距离通常有数千英里，但所有这一切都在一两秒钟内发生。

IP 寻址和 Web 浏览总结

以下是 IP 寻址和 Web 浏览的快速摘要：

即使服务器使用 MAC 和 IP 地址，人类也喜欢域名
DNS（域名系统）将域名映射到托管网站的 Web 服务器的 IP 地址
每次您在浏览器中输入域名时，它都会通过您的路由器查询 DNS 以找出去向
您的 ISP 将拥有一个递归 DNS 服务器，其中映射了许多地址
谷歌和 Cloudflare 等公司运营大型权威 DNS 服务器
查询是在幕后进行的，对用户是不可见的
一旦您的路由器获得了 Web 服务器 IP 地址，它必须发送另一个查询来尝试定位它
该查询将向上发送到网络的核心路由器，直到有人知道该服务器在哪里
定位后，您的路由器会将所有流量发送到该 Web 服务器以加载您请求的页面

最后的想法

IP 寻址是一个庞大且通常很复杂的主题。然而，这对我们如何使用互联网和管理网站至关重要。

虽然您不需要了解 IP 地址的工作原理，但您了解的越多，您就越有能力解决问题并用您的知识让您的朋友惊叹！

什么是 IP 地址以及它是如何工作的？（终极 2022 指南）