特殊 IP 地址

特殊IP地址

概述

在IP地址体系中，除了用于分配给主机和网络的常规IP地址外，还存在一些特殊用途的IP地址。这些地址具有特定的功能，不能用于普通的主机IP地址分配。本文将介绍几种常见的特殊IP地址。

受限广播地址（Limited Broadcast Address）

广播通信是一对所有的通信方式，受限广播地址用于定义整个互联网，如果设备想使IP数据报被整个网络所接收，就发送这个目的地址全为1的广播包，但这样会给整个互联网带来灾难性的负担，所以在任何情况下，路由器都会禁止转发目的地址为255.255.255.255的广播数据包，因此这样的数据包仅会出现在本地网络中（局域网），255.255.255.255这个地址指本网段内的所有主机， 相当于房子里面的人都听着通知所有主机。

受限广播地址是指目的地址全为1的IP地址，即 255.255.255.255。该地址用于向本地网络的所有主机发送广播消息。

• 特点：
  • 仅在本地网络（LAN）中有效。
  • 路由器不会转发该地址的数据包，以防止对整个互联网造成巨大负担。
  • 适用于DHCP请求、ARP请求等需要全网广播的场景。

示例：
当某台设备需要向同一网段内的所有设备发送数据包时，可以使用 255.255.255.255 作为目的地址。

注意：不要将受限广播地址与以太网的MAC广播地址 FF:FF:FF:FF:FF:FF 混淆。

直接广播地址（Directed Broadcast Address）

上面介绍的 受限广播地址是网络号与主机号都为1的地址，但是直接广播地址是主机号全为1而得到的地址，广播地址代表本网络内的所有主机，使用该地址可以向网络内的所有主机发送数据，比如一个IP地址是192.168.0.181，这是C类地址，所以它的主机号只有一个字节，那么对主机号全取1得到一个广播地址192.168.0.255，向这个地址发送数据就能让同一网络下的所有主机接收到。

A、B、C三类地址的直接广播地址结构如下：

• A类地址的直接广播地址为：XXX.255.255.255（XXX为A类地址的第一个字节取值范围）。
• B类地址的直接广播地址为：XXX. XXX.255.255（XXX为B类地址的前两个字节取值范围）。
• C类地址的直接广播地址为：XXX. XXX. XXX.255（XXX为C类地址的前三个字节取值范围）。

直接广播地址是指主机号全为1的地址，用于向同一子网内的所有主机发送广播数据。

• 计算方法：

  • 直接广播地址 = 网络地址部分 + 主机号全为1。
  • 例如，IP地址 192.168.1.10/24，其子网掩码 255.255.255.0，
    • 其网络地址为 192.168.1.0
    • 直接广播地址为 192.168.1.255

• 特点：

  • 只能用于数据包的目的地址。
  • 路由器可以决定是否转发直接广播数据包（通常默认关闭）。
  • 直接广播地址占用了一个可用主机地址，因此减少了可分配的主机数量。

示例：
192.168.1.255 是 192.168.1.0/24 网段的直接广播地址。

多播地址（Multicast Address）

多播地址用于一对多的通信，即一个发送者可以向多个接收者传输数据，而不需要为每个接收者单独发送数据包。

• 特点：
  • 属于D类地址（224.0.0.0 - 239.255.255.255）。
  • 只能用于数据包的目的地址。
  • 常用于视频流、在线会议、路由协议（如 OSPF、RIP v2）。

示例：

• 224.0.0.1：所有主机多播地址
• 224.0.0.5：OSPF路由协议使用的多播地址

环回地址（Loopback Address）

环回地址用于测试本地TCP/IP协议是否正常工作。

• 地址范围：127.0.0.0 - 127.255.255.255，通常使用 127.0.0.1。
• 特点：
  • 只能用于本机，数据包不会离开设备。
  • 适用于测试网络栈，例如 ping 127.0.0.1。

示例：
在终端运行 ping 127.0.0.1，如果能成功响应，则说明本机TCP/IP协议栈正常。

本网络本主机（0.0.0.0）

0.0.0.0 代表本网络的本主机，通常用于设备启动时还未获取IP地址的情况。

• 特点：
  • 只能用作数据包的源地址，不能作为目的地址。
  • 设备在启动时，会用 0.0.0.0 作为源地址，向 255.255.255.255 发送DHCP请求，以获取动态分配的IP地址。

示例：
当计算机连接到支持DHCP的网络时，会先发送一个DHCP请求，源地址为 0.0.0.0，目标地址为 255.255.255.255。

总结

特殊IP地址类型	示例	用途	路由器转发
受限广播地址	255.255.255.255	本地网络广播	否
直接广播地址	192.168.1.255	子网内广播	可配置
多播地址	224.0.0.1	多播通信	可配置
环回地址	127.0.0.1	本机测试	否
本网络本主机	0.0.0.0	设备启动时DHCP请求	否

这些特殊IP地址在网络通信、协议实现和设备管理中扮演着重要的角色，理解它们的用途有助于更好地进行网络规划和故障排查。

参考

• 《 野火LwIP应用开发实战指南：基于STM32 》