1.2　关于地址

寄信的时候，要在表格中填上邮政服务能够理解的收信人的地址。在给别人打电话时，必须拨电话号码。同样，一个程序要与另一个程序通信，就要给网络提供足够的信息，使其能够找到另一个程序。在TCP/IP协议中，有两部分信息用来定位一个指定的程序：互联网地址（Internet address）和端口号（port number）。其中互联网地址由IP协议使用，而附加的端口地址信息由传输协议（TCP或IP协议）对其进行解析。

互联网地址由二进制数字组成，有两种型式，分别对应了两个版本的标准互联网协议。现在最常用的版本是版本4，即IPv4，另一个版本是刚开始开发的版本6，即IPv6。IPv4[1]的地址长32位，只能区分大约40亿个独立地址，对于如今的互联网来说，这是不够大的。（也许看起来很多，但由于地址的分配方式的原因，有很多都被浪费了）出于这个原因引入了IPv6[2]，它的地址有128位长。

为了便于人们使用互联网地址（相对于程序内部的表示），两个版本的IP协议有不同的表示方法。IPv4地址被表示为一组4个十进制数，每两个数字之间由圆点隔开（如：10.1.2.3），这种表示方法叫做点分形式（dotted-quad）。点分形式字符串中的4个数字代表了互联网地址的4个字节，也就是说，每个数字的范围是0～255。

另一方面，IPv6地址的16个字节由几组16进制的数字表示，这些16进制数之间由分号隔开（如：2000：fdb8：0000：0000：0001：00ab：853c：39a1）。每组数字分别代表了地址中的两个字节，并且每组开头的0可以省略，因此前面的例子中，第5组和第6组数字可以缩写为：1：ab：。甚至，只包含0的连续组可以全部省略（但在一个地址中只能这样做一次）。因此，该例子的完整地址可以表示为2000：fdb8：1：00ab：853c：39a1。

从技术角度来讲，每个互联网地址代表了一台主机与底层的通信信道的连接，换句话说，也就是一个网络接口（network interface）。主机可以有多个接口，这并不少见，例如一台主机同时连接了有线以太网（Ethernet）和无线网（WiFi）。由于每个这样的连接都属于唯一的一台主机，所以只要它连接到网络，一个互联网地址就能定位这条主机。但是反过来，一台主机并不对应一个互联网地址。因为每台主机可以有多个接口，每个接口又可以有多个地址。（实际上一个接口可以同时拥有IPv4地址和IPv6地址）。

TCP或UDP协议中的端口号总与一个互联网地址相关联。回到前面我们作类比的例子，一个端口号就相当于指定街道上一栋大楼的某个房间号。邮政服务通过街道地址把信分发到一个邮箱，再由清空邮箱的人把这封信递送到这栋楼的正确房间中。或者考虑一个公司的内部电话系统：要与这个公司中的某个人通话，首先要拨打该公司的总机电话号码连接到其内部电话系统，然后再拨打你要找的那个人的分机号码。在上面的例子中，互联网地址就相对于街道地址或公司的总机电话号码，端口号就相当于房间号或分机号码。端口号是一组16位的无符号二进制数，每个端口号的范围是1～65535（0被保留）。

每个版本的IP协议都定义了一些特殊用途的地址。其中值得注意的一个是回环地址（loopback address），该地址总是被分配个一个特殊的回环接口（loopback interface）。回环接口是一种虚拟设备，它的功能只是简单地将发送给它的报文直接回发给发送者。回环接口在测试中非常有用，因为发送给这个地址的报文能够立即返回到目标地址。而且每台主机上都有回环接口，即使当这台计算机没有其他接口（也就是说没有连接到网络），回环接口也能使用。IPv4的回环地址是127.0.0.1 [3]，IPv6的回环地址是0：0：0：0：0：0：0：1。

IPv4地址中的另一种特殊用途的保留地址包括那些“私有用途”的地址。它们包括IPv4中所有以10或192.168开头的地址，以及第一个数是172，第二个数在16～31的地址。（在IPv6中没有相应的这类地址）这类地址最初是为了在私有网络中使用而设计的，不属于公共互联网的一部分。现在这类地址通常被用在家庭或小型办公室中，这些地方通过NAT（Network Address Translation，网络地址转换）设备连接到互联网。NAT设备的功能就像一个路由器，转发分组报文时将转换（重写）报文中的地址和端口。更准确地说，它将一个接口中报文的私有地址端口对（private address，port pairs）映射成另一个接口中的公有地址端口对（public address，port pairs）。这就使一小组主机（如家庭网络）能够有效地共享同一个IP地址。重要的是这些内部地址不能从公共互联网访问。如果你在拥有私有类型地址的计算机上试验本书的例子，并试图与另一台没有这类地址的主机进行通信，通常只有这台拥有私有类型地址的主机发起的通信才能成功。

相关的类型的地址包括本地链接（link-local），或称为“自动配置”地址。IPv4中，这类地址由169.254开头，在IPv6中，前16位由FE8开头的地址是本地链接地址。这类地址只能用来在连接到同一网络的主机之间进行通信，路由器不会转发这类地址的信息。

最后，另一类地址由多播（multicast）地址组成。普通的IP地址（有时也称为“单播”地址）只与唯一一个目的地址相关联，而多播地址可能与任意数量的目的地址关联。我们将在第4章中简要地对多播技术作进一步介绍。IPv4中的多播地址在点分格式中，第一个数字在224～239之间。IPv6中，多播地址由FF开始。

[1]Postel，John，“Internet Protocol，”Internet Request for Comments 791，September 1981.

[2]Deering，S.，and Hinden，R，“Internet Protocol，Version 6（IPv6）Specification，”Internet Request for Comments 2460，December 1998.

[3]从技术上讲，任何由127开头的IPv4地址都应该回环。