问题

为什么局域网IP通常以192.168开头而不是1.2或者193.169?

回答
要理解为什么局域网 IP 地址常常以 `192.168` 开头,我们得回到互联网 IP 地址是如何设计的源头,以及它在实际应用中为了满足不同需求而做出的演变。这不是随意挑选的数字,背后有明确的规划和考量。

1. IP 地址的“私有”与“公开”之分:一个身份管理的问题

互联网是一个巨大的网络,连接着全球数以亿计的设备。每一个连接到互联网的设备都需要一个“身份”,这个身份就是它的 IP 地址。想象一下,如果每个人在现实世界里都有一个独一无二的社会安全号码,那么在互联网上,每一个设备都需要一个独一无二的 IP 地址,才能被找到和通信。

然而,随着计算机的普及,尤其是家庭和小型企业开始大量接入互联网,一个巨大的问题出现了:IP 地址数量是有限的! 如果每个人都拥有一个公开的、全球唯一的 IP 地址,那么很快就会耗尽。特别是 IPv4 地址,其总数大约是 43 亿个,看起来很多,但对于指数级增长的设备数量来说,这是远远不够的。

这就催生了一个非常重要的概念:IP 地址的划分。为了解决地址耗尽的问题,同时允许在局部范围内独立地分配 IP 地址而不与全球 IP 地址空间冲突,互联网标准制定机构(主要是 IETF Internet Engineering Task Force)在早期就预留了一部分 IP 地址空间,专门用于“私有网络”(Private Networks)。

私有 IP 地址的本质是:

非路由性 (Nonroutable): 这些 IP 地址在互联网公共路由表中是无效的,它们不会被互联网路由器转发。也就是说,你无法直接通过互联网访问一个使用私有 IP 地址的设备。
可复用性 (Reusable): 同一个私有 IP 地址范围可以在全球无数个独立的局域网中重复使用,因为它们在各自的私有网络内是唯一的,而不会与外部的公共 IP 地址发生冲突。

2. `192.168.x.x` 的由来:RFC 1918 的规定

那么,谁规定了哪些地址是私有的呢?这就是 RFC 1918(Request for Comments 1918)这份文档的作用。这份文档发布于 1996 年,正式定义了三个专门用于私有网络的 IPv4 地址段:

10.0.0.0 到 10.255.255.255 (10/8): 这是最大的一块私有地址空间,提供了超过 1600 万个地址,适合大型企业或需要大量内部设备的网络。
172.16.0.0 到 172.31.255.255 (172.16/12): 这是第二大块私有地址空间,提供了约 100 万个地址,也足以满足中大型网络的需要。
192.168.0.0 到 192.168.255.255 (192.168/16): 这是第三块私有地址空间,提供了大约 65,536 个地址。

这三个地址段被明确规定为“不可在全球互联网上路由”。

为什么选择了 `192.168.x.x` 呢?

空间大小适中: `192.168.0.0/16` 这个地址段(即 `192.168.0.0` 到 `192.168.255.255`)提供了 65,536 个 IP 地址。对于大多数家庭和小型办公室网络来说,这个数量是绰绰有余的,而且相对较小的地址空间也便于管理。
避免与现有公共 IP 冲突: 在制定 RFC 1918 时,已经有一些公共 IP 地址在使用中。选择这三个未被广泛使用的、且与早期公共 IP 地址段“距离较远”的地址块,可以最大程度地减少与已分配公共地址的冲突风险。`192.168.x.x` 这个范围相对更“靠后”,更不容易被误认为是早期分配的公共地址。
历史原因和广泛采用: 一旦一个标准被建立并且被广泛采用,它就会形成一种事实上的规范。路由器厂商、操作系统开发商、网络设备制造商都按照 RFC 1918 来配置默认的局域网 IP 地址。当用户购买新的路由器时,它们默认配置的局域网 IP 地址就是 `192.168.1.1` 或 `192.168.0.1`,然后分配 `192.168.1.x` 或 `192.168.0.x` 的地址给连接的设备。这种普遍性使得 `192.168` 成为了人们心中局域网 IP 地址的代名词。

3. 那为什么不是 `1.2.x.x` 或 `193.169.x.x` 呢?

`1.2.x.x` 为什么不行:
已被分配为公共 IP: 早期的 IP 地址分配非常早期,`1.0.0.0` 到 `2.255.255.255` 的地址段(即 `1.x.x.x` 和 `2.x.x.x`)在互联网发展的早期就已经被分配给了一些机构作为公共 IP 地址使用了。如果把 `1.2.x.x` 指定为私有地址,那么就会和已经存在的公共网络产生冲突,导致大量的路由问题和通信故障。
地址空间过小且不方便: `1.2.x.x` 只占用了 `1.2.0.0/16` 的范围,大约有 65,536 个地址,虽然数量上和 `192.168.x.x` 相近,但其连续性是不足的,并且 `1.x.x.x` 这个范围整体被用作公共 IP 地址,将其划为私有会更显突兀。

`193.169.x.x` 为什么不行:
未被预留为私有地址: RFC 1918 明确规定了三个私有地址段。`193.169.x.x` 不在这三个范围之内。这意味着,如果一个设备使用了 `193.169.x.x` 的 IP 地址,理论上它就可能与互联网上的某个公共 IP 地址发生冲突。
可能引起路由混乱: 如果你配置了一个使用 `193.169.x.x` 的局域网,当你的路由器尝试与互联网通信时,它会查找路由表。如果互联网上某个地方已经使用了 `193.169.x.x` 的公共 IP,你的路由器可能会尝试将内部流量发送到这个公共地址,或者反之,互联网的流量可能会被错误地路由到你的局域网。这种混乱是需要极力避免的。
不符合标准惯例: 网络管理员和设备制造商都遵循既定的标准。偏离标准只会增加不必要的复杂性和潜在的错误。

4. NAT:实现私有地址上网的关键技术

那么,既然 `192.168.x.x` 是私有地址,无法直接上网,我们家里的电脑又是如何访问互联网的呢?这就需要另一项关键技术——网络地址转换 (Network Address Translation, NAT)。

你的路由器通常会有一个公共 IP 地址(由你的互联网服务提供商 ISP 分配),以及一个局域网 IP 地址(通常是 `192.168.1.1`)。当你的电脑(例如 IP 地址是 `192.168.1.100`)想要访问一个网站时:

1. 电脑将数据包发送给路由器。数据包的源 IP 是 `192.168.1.100`。
2. 路由器接收到数据包,它会执行 NAT 操作:将数据包的源 IP 地址从 `192.168.1.100` 转换成它自己的公共 IP 地址,并记录下这个转换(例如,将 `192.168.1.100` 的某个端口上的通信都映射到路由器的公共 IP 地址的另一个特定端口上)。
3. 路由器将这个修改后的数据包发送到互联网。现在,互联网上的服务器看到的是来自路由器公共 IP 地址的请求。
4. 当服务器响应时,数据包会发送到路由器的公共 IP 地址。
5. 路由器收到响应后,查找它之前记录的 NAT 映射表,知道这个响应是给哪个局域网设备(`192.168.1.100`)的,然后将数据包的目标 IP 地址转换回 `192.168.1.100`,最后将数据包转发给你的电脑。

通过 NAT,所有连接到路由器的私有 IP 地址设备,都可以通过路由器这“一个出口”共享一个公共 IP 地址与互联网进行通信。这极大地缓解了 IPv4 地址的短缺问题。

总结一下:

局域网 IP 地址选择 `192.168.x.x` 开头,不是偶然,而是基于以下几个关键原因:

互联网地址空间有限: 为了解决 IPv4 地址耗尽问题。
RFC 1918 的规定: 该文档预留了 `10.0.0.0/8`、`172.16.0.0/12` 和 `192.168.0.0/16` 三个地址段作为私有地址,这些地址不可在全球互联网上路由。
`192.168.x.x` 的空间大小和选择性: 这个地址段提供了足够的地址,且在制定标准时,被认为是较少被其他公共 IP 地址占用的范围。
避免冲突和确保路由稳定性: 使用非预留的公共 IP 地址段作为私有地址会造成全球路由表的混乱和通信障碍。
NAT 技术支撑: 实现了私有地址与公共网络的通信。
行业标准和广泛采用: 路由器和设备的默认配置使得 `192.168.x.x` 成为了事实上的局域网标准。

因此,当你看到一个以 `192.168` 开头的 IP 地址时,你就可以确定它是一个在私有网络内部使用的地址,它需要通过路由器的 NAT 技术才能访问互联网。这种设计是互联网能够持续发展并容纳数十亿设备的重要基石之一。

网友意见

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其他回答都在说什么呀……题主是想问“为什么当时C类私有地址选择了 192 和 168 这两个特定的数字”,解释一通“什么是私有地址”“为什么要有私有地址”“就是这样规定的”不是相当于没说嘛…

其实这个问题很难给出确切的答案,因为当时制定标准的人早已去世。我查了一圈 Google,只找到了两个比较认真的解释,下面简单搬运一下。

这篇文章和里面的研究与结论不是我原创的,而是对英文原帖的解读与转述。我自己对这块了解的有限,如果理解有误还请指出。太长不看版请找黑体字。

首先我们都知道,IPv4 的私有地址有三类,分别是 10.0.0.0/8、172.16.0.0/12 以及最常见的 192.168.0.0/16,分别对应 ABC 三类 IP 地址段。像这种特殊的 IP 啊端口号啊之类的,一直是由 IANA (互联网号码分配局)这个机构进行分配的[1]。在互联网诞生不久的二十世纪九十年代,这个工作几乎由 IANA 的主管与创始人 Jon Postel 一人完成[2]。1998 年 Postel 去世后,IANA 的职责被移交给 ICANN,而他当年选择这三块地址的原因也只有他自己才百分之百的清楚。虽然我们可能永远无法得到一个确凿的解释,但仍能从那个年代留下的各种 RFC 标准和记录中找到一些蛛丝马迹。


A类私有地址 10.0.0.0/8 是它们仨中最好解释的一个:它正是全球互联网的鼻祖—— ARPANET 所使用的 IP 段。

ARPANET 在1990年正式退役[3],而它原先所用的 IP 段 10.0.0.0/8 也就顺理成章的被 Postel 重新分配成了A类的私有地址,因为他知道这块原先属于 ARPNET 的地址没有别人在用,不可能产生冲突。


C类私有地址 192.168.0.0/16 的话就要麻烦一些。192 这个数字十分好解释:它直接来源于C类地址(包括私有和非私有)的起始地址 192.0.0.0。而之所以C类地址会以 192 打头,因为A类地址的二进制前缀为 0,B类为 10,这样以此类推,C类的前缀自然就是 110——而 192 在二进制里就是 1100 0000。

但 168 就没有这么优雅的解释了。我们只能从一些历史信息中推测:

IP 地址块一般是按顺序一段一段分配的,而在私有地址确立的 1993~1994 年左右的时候[4],C类地址刚好快要分配到 168 这一块——依据是,192.159 能查出是在 1992 年 5 月分配的[5],因此我们知道C类地址在这一年分配到了 159,离 168 很接近,可以据此推测第二年刚好分配到了 168 那里。很可惜,160 到 167 的分配时间查不到了,因为它们之后被重新分配给了别人[6],旧记录被覆盖了。

因此一句话回答题主的问题:因为在分配私有地址的时候,C类地址恰好按顺序分到了 168,所以就是 168 了。


最头疼的是B类的私有地址 172.16.0.0/12。原帖作者表示,他完全找不出为什么是这个地址的依据,因为据他所知,那时分配的B类地址离那还差的老远呢。因此只能认为是 IANA 随便选的……

(当然,如果你一定要说 16 在二进制里是 0001 0000,一个很 nice 的数字,那也不能解释 172,二进制 1010 1100,完全看不出什么)

还有一个说法[7]认为 172.16.0.0/12 是当时B类保留地址中最长的连续部分。但这个理由在我看来并没有什么说服力,因为他没给出任何依据。

参考

  1. ^IANA, a standards organization that oversees global IP address allocation. https://en.wikipedia.org/wiki/Internet_Assigned_Numbers_Authority
  2. ^Jon Postel managed the IANA function from its inception on the ARPANET until his death in October 1998. By his almost 30 years of "selfless service", Postel created his de facto authority to manage key parts of the Internet infrastructure. https://en.wikipedia.org/wiki/Internet_Assigned_Numbers_Authority#History
  3. ^The ARPANET project was formally decommissioned in 1990. https://en.wikipedia.org/wiki/ARPANET#Decommissioning
  4. ^这三段私有地址并非像大多数人认为的那样首次提出于 1996 年的 RFC 1918 中:它其实是 RFC 1597 的第二版。而这三段地址在 1994 年发布的第一版中就已经给出了。 https://tools.ietf.org/html/rfc1597
  5. ^Registration Date: 1992-05-05 https://whois.arin.net/rest/nets;handle=NET-192-159-141-0-1?showDetails=true&showARIN=false&ext=netref2
  6. ^Registration Date: 2016-12-09 https://whois.arin.net/rest/nets;handle=NET-192-160-0-0-1?showDetails=true&showARIN=false&ext=netref2
  7. ^ https://community.cisco.com/t5/other-network-architecture/why-172-16-0-0-172-31-255-255-range-is-private-why-not-other/td-p/1449017

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