当我们在浏览器输入网址访问网页，或用手机APP发送消息时，背后都离不开一个关键的数字标识——IP地址。它如同现实世界中的“身份证号+家庭住址”，既为每台网络设备赋予唯一身份，又指引数据在复杂网络中精准传递。作为TCP/IP协议族的核心组成，IP地址不仅是网络通信的基础，更是理解互联网运行逻辑的关键钥匙。

IP地址（Internet Protocol Address）的核心功能是实现网络设备的定位与识别，这种功能通过“身份标识”与“位置指引”的双重属性得以实现。在OSI七层模型中，IP地址工作于网络层，负责跨越不同网段的数据包路由，与数据链路层的MAC地址形成互补——MAC地址是设备的“硬件身份证”，固定且唯一；IP地址则是设备的“网络住址”，可根据网络环境动态调整。

这种双重属性支撑起网络通信的基本逻辑。当你向朋友发送微信消息时，手机首先会将消息封装成包含源IP（你的设备地址）与目标IP（朋友的设备地址）的数据包，如同信件上的寄件人与收件人地址。路由器通过IP地址中的网络标识判断数据包的传输方向，最终将其送达目标设备，整个过程精准且高效。正如现实世界的邮政系统依赖地址体系运转，IP地址也构成了互联网的“数字邮政系统”核心。

IPv4

目前主流的IP地址版本为IPv4（Internet Protocol Version 4），其采用32位二进制编码，通常以点分十进制形式表示（如192.168.1.1），即将32位二进制分为4组8位二进制数，每组转换为0-255的十进制数。这种编码方式理论上可提供约43亿个地址，但实际可用地址远少于此，核心原因在于IPv4的分类机制与地址浪费问题。

地址分类

IPv4将地址分为A、B、C、D、E五类，其中A、B、C类为常用单播地址，D类为组播地址，E类为保留地址。

这种分类基于首段IP地址的数值范围界定：

A类地址：首段1-126，网络位8位，主机位24位，每个网段可容纳约1677万台主机，适用于超大型企业或运营商（如10.0.0.0/8为私有A类地址）；B类地址：首段128-191，网络位16位，主机位16位，每个网段可容纳约6.5万台主机，适用于中型企业（如172.16.0.0/12为私有B类地址）；C类地址：首段192-223，网络位24位，主机位8位，每个网段可容纳254台主机，适用于家庭或小型办公网络（如192.168.0.0/16为私有C类地址）。

但这种固定分类方式导致了严重的地址浪费。例如，一个仅需50台主机的小型公司若申请C类地址，会闲置200多个地址；而若申请B类地址，浪费则更为惊人。

IPv6

尽管NAT技术延缓了地址枯竭，但IPv4的局限性日益凸显——地址耗尽、NAT导致的端到端通信障碍、安全性不足等问题，推动了IPv6（Internet Protocol Version 6）的发展。IPv6采用128位二进制编码，以冒分十六进制形式表示（如2001:0db8:85a3::8a2e:0370:7334），带来了根本性的变革。

IPv6的优势体现在多个维度：

地址空间无限扩展：128位编码可提供约3.4×10³⁸个地址，足以让地球上每粒沙子都拥有专属地址，彻底解决地址短缺问题；简化的报文结构：取消了IPv4中的校验和、选项等字段，简化了路由器处理流程，提升了转发效率；原生安全性：内置IPsec协议，可实现数据加密与身份认证，保障通信安全；即插即用：支持无状态自动配置（SLAAC），设备接入网络即可自动获取地址，无需DHCP服务器。

IPv6的地址表示遵循特定缩写规则：前导零可省略（如2001:0db8→2001:db8），连续的零块可压缩为“::”（如2001:db8:0:0:0:0:0:1→2001:db8::1），但“::”在一个地址中仅能使用一次，避免歧义。