C 类私有 IP 地址范围（甚至 A 类或 B 类）是理论和实用的还是只是理论上的？

Question

我的困惑是，如果我们以 C 类私有 IP 范围为例，它允许 254 台主机。这是理论数量还是实际上可能有 254 台主机？

我认为家庭网络上有 254 台主机肯定会减慢或阻止网络正常运行，或者我是否遗漏了什么？

Answer 1

首先，自 90 年代中期以来就没有使用过分类寻址。现在一切都使用 CIDR，它允许将 IPv4 地址空间拆分为从/32(2^(32-32) = 1 地址) 到/0(2^(32-0) 地址) 的任意大小。（古老的）C 类网络的相应大小将是/24CIDR 中的子网。

从理论的角度来看，您可以拥有任何规模的网络（即 2 的幂）。当然，正如您猜对的那样，您在某些时候会遇到实际问题，因此我们必须在我们的网络中进行一些设计工作。

现在，路由器通常不关心单个子网中有多少地址。他们仍然会将它们转发到正确的目的地。您可能会在路由级别遇到问题的地方是，如果您有太多子网 - 我们一直在将子网拆分得越来越小以应对 IPv4 耗尽问题，因此公司可能能够购买一个连续/28的 14 个可用地址过去，他们现在可能需要购买两个单独/29的 6 个可用地址。

曾经是一个单一的/16（大约 30 年前最初被分配为 B 类）现在可能被拆分为 1000/26秒，这意味着路由表中有 1000 多个条目。这样做几（千）次，你的桌子现在已经满了。这之前曾导致过严重的中断，并且很可能会再次发生。

这只对互联网核心路由器上的公共可路由地址真正重要，它们必须知道到每个网络的路由。您的家庭“路由器”将通过其默认路由转发所有内容，并让您的 ISP 处理它。这也与私有地址无关，根据定义，私有地址不可公开路由。

您提到的另一个潜在问题适用于单个子网内的路由级别以下。如果您的广播域太大，您可能会在这里遇到问题。虽然广播域不一定与子网相同，但对于大多数（尤其是消费者/家庭）用途来说，它是相同的。

当您的广播域变得太大时，您可能会遇到问题：您的操作系统的 ARP 表可能会溢出（Windows 中默认为 ~256，Linux 中默认为 ~1024，但两者都可以调整）。这意味着您的操作系统开始忘记 IP 地址对应于哪个 MAC 地址，并且需要通过发送 ARP 请求来再次发现它...广播到每个主机。如果主机太多，ARP 请求和响应会占用大量网络带宽。

此外，您的网络交换机（通常作为 4 个“LAN”端口内置在消费者路由器中）可能会对太多主机感到不满意，因为它们的转发表（基于 MAC 地址，而不是 IP 地址）只有固定大小，并且他们可以开始“忘记”要转发到哪个端口。

幸运的是（或设计？），这些问题往往出现在 256 台主机以北的某个地方，因此单个子网中的 254 台可能不会遇到它们。它们是您通常应该在/24s之间路由而不是使用单个/16.

分配一个整体的另一个优点/24是我们有一些空闲空间用于 DHCP 分配的地址。如今，大多数家庭网络都没有为每个主机分配一个静态地址——而是由 DHCP 服务器选择它们并保留一段时间，因此例如您的手机在每次断开连接时都不会获得新地址第二。当您的网络几乎已满时，您会强制 DHCP 服务器更快地开始回收地址。

消费者路由器上的大多数 DHCP 服务器默认的地址池只有 100 个地址，因此如果不调整池大小或分配静态地址，您永远不会达到 254。

归根结底，虽然我们在全球范围内遇到了 IPv4 耗尽的问题，但绝对不乏私有地址（有三个大范围 a /8、 a/12和 a/16可供使用——可以包含超过 65000 /24s ）。几乎没有理由尝试保存它们，因此没有人会担心比/24.

而且，如果您愿意，您当然可以在/24. 大多数消费者路由器/交换机和操作系统在大多数情况下甚至可以很好地处理它，尽管可能需要进行一些调整（特别是 DHCP）。

Answer 2

它们是真实/具体的限制，而不仅仅是理论上的。IP 寻址方案并没有“突破技术界限”，因此它的工作原理与宣传的完全一样。

C 类使用 8 位进行主机寻址，因此 00000000 - 11111111 是实际范围（0-255 或 256 个序数值）。其中顶部和底部的值是为广播和路由 ID 保留的，为您留下 254 个可用地址。

IP 寻址与您的性能无关。这完全取决于您运行网络的硬件和软件，与 IP 寻址方案无关。