考点11 IP地址与IPv6《计算机网络技术与应用》内蒙古（对口招生）计算机类 知识点讲解

内蒙古自治区（计算机类）对口招生 《计算机网络技术与应用》复习讲义 模块 3 计算机网络体系结构 考点 11 IP 地址与 IPv6 【考纲要求】 1. 掌握IP地址。 【知识网络】 【知识和技能要点】 一、IP 地址的基本概念 1. IP 地址及其组成 网络中任何一台计算机都要有一个地址，且同一网络内地址不得重复。网络上任意两台计算机传输数据时，所传数据的开头必须包含某些附加信息，其中最重要的是发送方和接收方的计算机地址。IP 地址是互联网上为主机分配的唯一标识符，由32位二进制数构成，它由网络号和主机号两部分组成：网络号标识一个物理网络，主机号标识该网络中的一台主机。 2. 点分十进制表示法 目前 IP 地址使用的是 IPv4 版，由32位二进制数组成，采用了点分十进制标记法：把地址分为4个字段，写成 X.X.X.X 的形式，每个 X 为8位，对应的十进制取值在0～255之间。例如某地址四段依次为 11001001 00001101 00110010 00000011，每个字段对应的十进制数值分别是201、13、50、3，完整的IP地址用点分十进制标记法表示为 201.13.50.3。 二、IP 地址的分类 1. 分类的依据 IP 地址以32位二进制数表示，理论上共有232个地址，也就是约43亿个IP地址。为便于管理地址并适应不同网络的需求，因特网编号分配机构（IANA）根据 IP 地址的网络位所占位数的不同，将地址分为 A、B、C、D、E 五类。 2. A 类地址 A 类地址把网络号放在最前面的8位里，后面三个8位都用作主机号。它的第一个8位的第一位总是固定为0，这使 A 类地址第一段的值始终小于127（实际可用的第一段为1～126）。A 类地址的结构使每个网络能容纳的主机数非常多，因此多为大型网络所使用。 3. B 类地址 B 类地址的网络号占前两个8位，后两个8位则是主机号。它的第一个8位的前两位固定为10，所以第一段的范围是128～191。B 类地址的网络规模较为适中，适用于中等规模的网络。 4. C 类地址 C 类地址的网络号占前三个8位，最后一个8位是主机号。它的第一个8位的前三位固定为110，因此第一段范围为192～223。C 类地址可容纳的网络数目很多，但每个网络内的主机数很少，仅254个，支持的是大量小型网络。 5. D 类与 E 类地址 D 类地址用于网络中的组播，它不像 A、B、C 三类地址那样划分网络号与主机号。它第一个8位的前4位固定为1110，因此第一段范围为224～239。E 类地址则供科研实验与将来使用，其首位特征为前4位取1111，第一段范围为240～255。这两类地址都不分配给普通主机。 6. 各类地址的网络地址数与主机地址数 A 类地址中0和127这两个网络号属于保留，故实际能指派的网络号是126个即27-2，每个网络可容纳的主机数达上千万（224-2）；B 类地址中128.0不予指派，可用网络个数为214−1，每个网络的主机数约6.5万（216-2）；C 类地址中192.0.0不予指派，可用网络个数为221−1，每个网络的主机数仅254个（28-2）。 三、特殊的 IP 地址 IP 地址除了表示主机的一条物理连接，还有若干特殊形式，它们都属于保留地址，从不分配给主机使用。 1. 网络地址 网络地址用来标识一个网络，由有效的网络号和全0的主机号构成。例如 A 类网络中120.0.0.0就是该网络的网络地址，B 类网络中180.10.0.0、C 类网络中202.80.120.0也分别是各自网络的网络地址。 2. 广播地址 当一台设备向网络中所有设备发送数据时就产生了广播。为了让网上所有设备都留意到这一广播，所用的地址必须与其他地址区分开来，通常以全1结尾。 直接广播：若广播地址里的网络号有效、主机号则为全1，技术上就称它为直接广播地址；网上任意一台主机都能向其他网络直接广播。例如 C 类网络 202.80.120.255 就是直接广播地址，数据报会同时发给202.80.120.0网络上的所有主机。 有限广播：IP地址的32位全为1的 （255.255.255.255）本地广播被称为有限广播地址，它把广播限制在最小的范围内。若采用标准 IP 编址，它只限于本网络之内；若采用子网编址，范围进一步缩小到本子网。因此这种地址不会被路由器转发到其他网络。 3. 回送地址 127.0.0.0 属于 A 类网络地址，它是专供网络软件测试与本地进程间通信之用的保留地址，称为回送地址。程序一旦用该地址发数据，协议软件并不真正把它送上网络，而是立刻原样退回；所以带网络号127的数据报绝不会出现在任何网络上。 4. 专用 IP 地址 专用 IP 地址是从全部 IP 地址中专门保留的三个地址段，分别属于 A、B、C 三类地址空间。这些地址不在公网分配，专门供用户组建内部网络，因此也叫私有 IP 地址。三段的范围是：A 类 10.0.0.0～10.255.255.255，约224（1700万个）；B 类 172.16.0.0～172.31.255.255，约220（100万个）；C 类 192.168.0.0～192.168.255.255，约216（6.5万个）。这类主机若要访问互联网上的资源，需借助 NAT（网络地址转换）功能换成一个有效的公有地址。专用地址可以由不同单位重复使用而不冲突，因而能够满足任何规模的企业和机构组建内部网络的需要；正因为可以重复使用，它也在很大程度上缓解了公有地址日趋紧张的局面。 四、IP 地址的分配原则 使用 IP 地址必须遵循以下原则：只有 A、B、C 三类地址可以分配给计算机和网络设备；地址的第一段不能为127，该值保留作测试之用；网络号不能全为0也不能全为1，全0表示主机地址、全1表示网络掩码；主机号不能全为0也不能全为1，全0表示网络地址、全1表示广播地址；IP 地址在网络中必须唯一。凡是违反上述任一条的地址，都不能作为主机 IP 地址使用。 五、IPv6 1. IPv6 的产生 IPv6 是 IP 的第6版，是 IPv4 的后续版本。IPv4 最大的问题是地址资源有限，已严重制约互联网的发展。IETF（因特网工程任务组）1992年起着手规划 IPv4 的后继协议，1994年提出 IPv6 发展计划，并于1998年12月推出标准规范 RFC2460，IPv6 由此得到明确界定。IPv6 继承了 IPv4 的优点，又依据其多年运行经验作了大幅修改与扩充，处理性能更强大、更高效。 2. IPv6 的特点 地址空间极大，地址长度达128位，可提供约3.4×1038个地址，地球上每平方米都能分到7×1023个 IP 地址。 安全机制更强，既能对网络层数据加密、对 IP 报文校验，其加密与鉴别选项还带来分组的保密性与完整性，网络安全性大为增强。 地址配置方式全新，大容量地址空间使无状态地址自动配置，终端能快速接入网络而无须人工配置，实现真正的即插即用。 在移动网络与实时通信方面改进很多，自动配置能力强，移动主机与局域网的系统管理因此得以简化。 路由表更小，地址分配一开始便按聚类原则进行，路由器可用一条记录表示一片子网，路由表长度大为缩短，转发数据包速度随之提高。 3. IPv6 地址的表示方法 由于 IPv6 地址长度达128位，是 IPv4 地址长度的4倍，点分十进制格式已不再适用，IPv6 地址改用十六进制表示。 冒号十六进制表示法:是 IPv6 地址的完整形式：把128位的地址划分成8个段，每段16位，各段写作4位十六进制数，段与段之间用冒号隔开，整体呈 X:X:X:X:X:X:X:X ,例如21DA:00D3:0000:2F3B:02AA:00FF:FE28:9C5A. 零压缩表示法:完整的 IPv6 地址格式太长，可用零压缩法缩短，具体有两种做法，既可单用也可同用。①省略前导0：当地址中某段存在一个或多个前导“0”时，可把该段的前导0省去，但每段至少要保留一个数字。例如2000:0000:0000:0000:0001:2345:6789:abcd把中间连续几段的四个0写成单个0，整条地址的长度便明显缩短，变为2000:0:0:0:1:2345:6789:abcd。 ②用双冒号压缩：某些地址中可能含有很长的0序列，可把相邻的连续0位合并、用“::”表示，每个地址中“::”只能出现一次；这样限制的目的在于能准确还原被压缩的那些0，不然就难以判断每个“::”究竟代表几个0。例如FE80:0000:0000:0000:AAAA:0000:00C2:0002，压缩后写作 FE80::AAAA:0000:00C2:0002,还可以写成FE80::AAAA:0:C2:2。 4. 内嵌 IPv4 地址表示法 为实现 IPv4 与 IPv6 互通，可把 IPv4 地址嵌入 IPv6 地址中。此时地址写成 X:X:X:X:X:X:d.d.d.d 的形式：前96位采用冒号十六进制表示法书写，最后32位则沿用 IPv4 的点分十进制写法，如0:0:0:0:0:FFEE:128.144.52.38。不过目前 IPv4 兼容地址已被舍弃，今后的设备和程序可能不再支持它。 5. IPv6 地址类型 IPv6地址是单个接口或一组接口的128位标识符，它们都分配给接口而非节点；既然每个接口都归属某个节点，用它的任一接口地址便能标识该节点。 单播地址用来标识单一网络接口，凡目标地址为单播地址的数据包，都会被送往该地址所对应的那个接口；对一台拥有多个接口的节点来说，它的任一单播地址均可当该节点的标识符。 任播地址用来标识一组网络接口，这组接口通常分属不同节点；目标地址是任播地址的数据包，会送往路由意义上离得最近的那个接口。 组播地址也称多播地址，用来标识一组通常属于不同节点的网络接口；目标地址为组播地址的数据包会发给本组中所有的网络接口，因而适合一点对多点的通信场合。 6. IPv6 的发展现状 截至2021年12月，我国的 IPv6 地址拥有量达63052块/32，居全球首位，活跃用户数达6.08亿。根服务器承担互联网顶级的域名解析任务，被称为互联网的“中枢神经”。我国抓住 IPv6 普及的机遇发起“雪人计划”，提出以 IPv6 为基础、自主可控的根服务器解决方案，2016年与多国合作完成25台 IPv6 根服务器架设，我国部署4台，打破了此前没有根服务器的局面。 【真题】 2022年真题｜单选题第27题 下面 IP 地址中属于 C 类 IP 地址的是（ ） A. 10.22.46.5 B. 202.09.58.220 C. 255.255.355.26 D. 173.33.24.64 【答案】B 【解析】C 类地址第一段的范围为192～223，202.09.58.220 的第一段是202，故属 C 类。10.22.46.5 属 A 类，173.33.24.64 属 B 类，255.255.355.26 中出现了大于255的无效字段。 2023年真题｜第22题 下列 IP 地址中属于 B 类 IP 地址的是（ ） A. 18.11.22.1 B. 202.176.234.45 C. 0.0.0.255 D. 168.202.86.6 【答案】D 【解析】B 类地址第一段的范围为128～191，168.202.86.6 的第一段是168，故属 B 类。18.11.22.1 属 A 类，202.176.234.45 属 C 类，0.0.0.255 的第一段为0，不能作为主机地址。 2023年真题｜第35题 IPv6 的 IP 地址空间是（ ）位 A. 16 B. 32 C. 64 D. 128 【答案】D 【解析】IPv6 的地址长度为128位，可提供约3.4×10³⁸个地址，是 IPv4（32位）地址长度的4倍。 2023年真题｜填空题第136题 IPv4 地址转换成二进制是________位，由________个字节组成。 【答案】32；4 【解析】IPv4 地址由32位二进制数组成，每8位为一个字节，32÷8＝4，故由4个字节组成。IPv6 的地址长度则是128位。 2023年真题｜填空题第138题 现行 IPv4 地址系统可分成 A、B、C、D、E 五类，其中第一个字节范围为“128—191”属于________类地址。 【答案】B 【解析】B 类地址第一个8位的前两位固定为10，因此第一段的范围为128～191。A 类为1～126，C 类为192～223，D 类为224～239，E 类为240～255。 2024年真题｜第21题 IP 地址被分为5个大类：A、B、C、D、E 类。其中最高两位被置为二进制数的10，允许有16384个网络的是（ ） A. A 类 B. B 类 C. C 类 D. D 类 【答案】B 【解析】最高两位为10是 B 类地址的特征，其第一段范围为128～191。B 类地址可用网络个数为214−1，即约16384个，故符合题意。 2024年真题｜第45题 下列选项中可作为主机 IP 地址是（ ） A. 115.231.20.203 B. 120.321.30.203 C. 145.101.10.255 D. 240.30.123.1451 【答案】A 【解析】主机 IP 地址的每个字段取值都必须在0～255之间，且主机号不能全为0或全为1。B 项出现321、D 项出现1451，都超出255；C 项主机号全为1，是广播地址；只有 A 项合法。 2025年真题｜简答题第161题 请从地址长度与空间、地址表示方法、安全性等方面简述 IPv4 与 IPv6 的主要区别。 【答案】主要有三方面区别。地址长度与空间：IPv4 的地址长度为32位，可提供约43亿个地址，网络地址资源有限且已严重制约互联网的发展；IPv6 的地址长度为128位，可提供约3.4×10³⁸个地址，地址空间极大，地球上每平方米都能分到大量地址。地址表示方法：IPv4 采用点分十进制标记法，把地址写成 X.X.X.X 的形式；IPv6 因长度是 IPv4 的4倍而改用十六进制表示，具体有冒号十六进制表示法、零压缩表示法和内嵌 IPv4 地址表示法三种。安全性：IPv4 没有内置的安全机制，安全性需依赖上层协议来实现；IPv6 则具有更高的安全性，用户可对网络层的数据进行加密并对 IP 报文进行校验，其加密与鉴别选项提供了分组的保密性与完整性，极大增强了网络的安全性。此外，IPv6 还实现了无状态地址自动配置，无须人工配置即可即插即用，并使用更小的路由表。 【解析】本题考查 IPv4 与 IPv6 的主要区别。答题时应按题目要求的三个方面（地址长度与空间、地址表示方法、安全性）依次作答，最后可补充分层配置方式与路由表方面的改进。 2026年真题｜第21题 IPv6 地址长度为（ ） A. 16 位 B. 32 位 C. 64 位 D. 128 位 【答案】D 【解析】IPv6 的地址长度为128位，可提供约3.4×10³⁸个地址，是 IPv4 地址长度（32位）的4倍。 2026年真题｜第30题 下列 IP 地址中，属于 A 类地址的是（ ） A. 18.11.22.1 B. 202.176.234.45 C. 0.0.0.255 D. 168.202.86.6 【答案】A 【解析】A 类地址第一段的范围为1～126，18.11.22.1 的第一段是18，故属 A 类。168.202.86.6 属 B 类，202.176.234.45 属 C 类，0.0.0.255 的第一段为0，不能作为主机地址。 2026年真题｜第32题 在 IPv6 中，用于自动配置地址的机制是（ ） A. DHCPv6 B. ICMPv6 C. ARP D. 无状态地址自动配置（SLAAC） 【答案】D 【解析】IPv6 的地址配置方式全新：大容量地址空间使它能够真正实现无状态地址自动配置（SLAAC），终端可快速接入网络而无须人工配置，实现真正的即插即用。 【练习题】 一、填空题 1. IPv4 地址由32位二进制数组成，为方便理解和记忆，通常采用________标记法表示。 【答案】点分十进制 【解析】点分十进制标记法把地址分为4个字段，写成 X.X.X.X 的形式，每个 X 为8位，对应十进制取值在0～255之间。 2. IP 地址由网络号和________两部分组成，前者标识一个物理网络。 【答案】主机号 【解析】主机号用来标识该网络中的一台主机。例如二进制地址 11001001 00001101 00110010 00000011 的点分十进制表示为 201.13.50.3。 3. A 类地址第一个8位的第一位总是固定为________。 【答案】0 【解析】这一限制使 A 类地址第一段的值始终小于127，实际可用的第一段为1～126。 4. B 类地址第一个8位的前两位固定为10，因此第一段的范围是128～________。 【答案】191 【解析】B 类地址的网号占前两个8位，主机号占后两个8位，第二个8位使第一段上限达到191。 5. C 类地址第一个8位的前三位固定为________，因此第一段范围为192～223。 【答案】110 【解析】C 类地址的网号占前三个8位，最后一个8位是主机号，每个网络内的主机数仅254个。 6. D 类地址用于网络中的________，它不像 A、B、C 三类地址那样划分网络号与主机号。 【答案】组播 【解析】D 类地址第一个8位的前4位为1110，第一段范围为224～239；E 类地址前4位为1111，留作科研实验和将来使用。 7. 用于网络软件测试及本地计算机进程间通信的保留地址称为________地址。 【答案】回送 【解析】A 类网络地址 127.0.0.0 即回送地址。程序一旦用它发送数据，协议软件不作任何网络传输而立即返回，因此含网络号127的数据报不会出现在任何网络上。 8. 专用 IP 地址中 C 类地址段的范围是 192.168.0.0～192.168.________.255。 【答案】255 【解析】专用 IP 地址共有三个地址段，另两段是 A 类的 10.0.0.0～10.255.255.255 和 B 类的 172.16.0.0～172.31.255.255。 9. IPv6 因地址长度为128位，改用________进制表示。 【答案】十六 【解析】IPv6 地址有三种表示方法：冒号十六进制表示法、零压缩表示法和内嵌 IPv4 地址表示法。 10. IPv6 地址用双冒号压缩时，每个地址中“::”只能出现________次。 【答案】一 【解析】这一限制的目的在于能准确还原被压缩的0，否则无法确定每个“::”究竟代表多少个0。 二、单项选择题 1. 点分十进制标记法中，每个字段对应（ ）位二进制数。 A. 4 B. 8 C. 16 D. 32 【答案】B 【解析】IPv4 地址共32位，点分十进制把它分为4个字段，每个字段为8位，对应的十进制取值在0～255之间。 2. 二进制地址 11001001 00001101 00110010 00000011 用点分十进制表示为（ ）。 A. 201.13.50.3 B. 110.10.50.3 C. 201.13.53.3 D. 210.13.50.3 【答案】A 【解析】各字段换成十进制依次是201、13、50、3，因此该地址表示为 201.13.50.3。 3. C 类地址的网络号占（ ）个8位。 A. 1 B. 2 C. 3 D. 4 【答案】C 【解析】C 类地址的网号占前三个8位，最后一个8位是主机号，因此每个网络内的主机数很少，仅254个。 4. D 类地址第一个8位的前4位为（ ）。 A. 0 B. 10 C. 110 D. 1110 【答案】D 【解析】D 类地址用于网络中的组播，其第一个8位的前4位固定为1110，第一段范围为224～239。A 类首位为0，B 类前两位为10，C 类前三位为110。 5. E 类地址的第一段范围为（ ）。 A. 224～239 B. 240～255 C. 192～223 D. 128～191 【答案】B 【解析】E 类地址被留作科研实验和将来使用，其第一个8位的前4位为1111，故第一段范围为240～255。A 项是 D 类，C 项是 C 类，D 项是 B 类。 6. A 类地址中被保留、实际不予指派的网络号是（ ）。 A. 0和127 B. 0和255 C. 1和127 D. 10和127 【答案】A 【解析】A 类地址中0和127这两个网络号被保留，实际可指派的网络号有126个，每个网络可容纳的主机数达上千万。 7. 32位全为1的地址 255.255.255.255 称为（ ）。 A. 网络地址 B. 回送地址 C. 有限广播地址 D. 直接广播地址 【答案】C 【解析】32位全为1的本地广播地址被称为有限广播地址，它把广播限制在最小范围内：采用标准 IP 编址时限于本网络，采用子网编址时限于本子网。 8. 网络地址由有效的网络号加（ ）的主机号构成。 A. 全1 B. 任意值 C. 0或1均可 D. 全0 【答案】D 【解析】网络地址用来标识一个网络，由一个有效的网络号和一个全0的主机号构成。主机号全为1时则表示广播地址。 9. 下列地址中属于专用 IP 地址的是（ ）。 A. 192.169.1.1 B. 172.32.0.1 C. 192.168.1.1 D. 11.0.0.1 【答案】C 【解析】专用 IP 地址的 C 类段为 192.168.0.0～192.168.255.255，故 192.168.1.1 属于专用地址。B 项的172.32已超出 B 类专用段 172.16～172.31。 10. IPv6 地址被划分成（ ）个段，每段16位。 A. 4 B. 6 C. 16 D. 8 【答案】D 【解析】冒号十六进制表示法是 IPv6 地址的完整形式：把128位的地址划分成8个段，每段16位，各转换成4位十六进制数，中间用冒号分隔。 11. 关于 IPv6 地址的零压缩表示法，下列说法正确的是（ ）。 A. “::”在一个地址中可以出现多次 B. 用“::”表示相邻的连续0位，且只能出现一次 C. 前导0不允许省略 D. 压缩后每段可以没有数字 【答案】B 【解析】零压缩法有两种做法：省略各段的前导0（但每段至少要保留一个数字）；把相邻的连续0位合并、用“::”表示，且每个地址中“::”只能出现一次，否则无法确定它代表多少个0。 12. 目标地址为（ ）的数据包将发送给本组中所有的网络接口，适合一点对多点的通信场合。 A. 组播地址 B. 单播地址 C. 任播地址 D. 网络地址 【答案】A 【解析】组播地址也称多播地址，用来标识一组通常分属不同节点的网络接口，目标地址为它的数据包会发给本组中所有的网络接口。任播地址的数据包则只送往其中路由意义上最近的一个接口。 三、简答题 1. 简述 IP 地址的五种分类及各类地址的第一段范围和主要用途。 【答案】IP 地址共32位，为便于管理并适应不同的网络需求，因特网编号分配机构按网络位所占位数的不同，把 IP 地址分成 A、B、C、D、E 五类。A 类地址用第一个8位表示网络号、其余三个8位表示主机号，其第一个8位的第一位固定为0，第一段范围为1～126，实际可指派的网络号有126个，每个网络能容纳的主机数非常多，多为大型网络所使用。B 类地址的网号占前两个8位，第一个8位的前两位固定为10，第一段范围为128～191，可用网络个数为214−1，网络规模适中，适用于中等规模的网络。C 类地址的网号占前三个8位，第一个8位的前三位固定为110，第一段范围为192～223，可用网络个数为221−1，每个网络的主机数仅254个，支持的是大量小型网络。D 类地址用于网络中的组播，第一个8位的前4位为1110，第一段范围为224～239；E 类地址留作科研实验和将来使用，前4位为1111，第一段范围为240～255。D、E 两类地址都不分配给普通主机，只有 A、B、C 三类可以分配给计算机和网络设备。 【解析】本题考查 IP 地址的分类。答题时应逐类写出网络号与主机号的划分、首位特征、第一段范围与主要用途，并点明只有 A、B、C 三类可分配给主机。 2. 简述 IPv6 地址的三种表示方法。 【答案】由于 IPv6 的地址长度达128位，是 IPv4 地址长度的4倍，点分十进制格式已不再适用，IPv6 地址改用十六进制表示，共有三种表示方法。第一，冒号十六进制表示法，这是 IPv6 地址的完整形式：把128位的地址划分成8个段，每段16位，各转换成4位十六进制数，中间用冒号分隔，格式为 X:X:X:X:X:X:X:X。第二，零压缩表示法：完整格式太长，可用它来缩短，具体有两种做法，既可单用也可同用——一是当某段存在前导“0”时把前导0省去，但每段至少要保留一个数字；二是把相邻的连续0位合并、用双冒号“::”表示，每个地址中“::”只能出现一次，否则无法确定它代表多少个0。第三，内嵌 IPv4 地址表示法：为实现 IPv4 与 IPv6 互通，可把 IPv4 地址嵌入 IPv6 地址中，此时地址表示为 X:X:X:X:X:X:d.d.d.d，前96位采用冒号十六进制表示法，最后32位使用 IPv4 的点分十进制表示法。 【解析】本题考查 IPv6 地址的三种表示方法。答题时应先说明改用十六进制的原因，再逐一介绍冒号十六进制表示法、零压缩表示法和内嵌 IPv4 地址表示法，并说明零压缩法中“::”只能出现一次的原因。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究 学科网（北京）股份有限公司 $