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Java 網路程式設計精通指南（1）：Internet 地址基礎 — IPv4/IPv6、分類、子網掩碼、DNS 與域名層級

編輯：Java 相關知識

網路編程的起點是理解 IP 地址與域名體系。本文涵蓋 IPv4/IPv6 格式、分類、子網掩碼判斷同網段、DNS 解析機制、域名層級劃分，為後續 Java 網路 API 學習奠定基礎。

IP 地址基礎

IPv4 — 32 位，4 字節，點分十進制

格式：X.X.X.X (0~255)
理論總數：2³² = 4,294,967,296
扣除特殊地址 (0.0.0.0, 127.0.0.1, 224.0.0.1, 255.255.255.255 等) 後可分配更少

IPv4 分類與標準子網掩碼 (傳統分類，現以 CIDR 為主)

類別	範圍	標準掩碼	首字節範圍	可用網絡數	每網主機數
A 類	0.0.0.0 – 127.255.255.255	255.0.0.0 (/8)	0~127	126	16,777,214
B 類	128.0.0.0 – 191.255.255.255	255.255.0.0 (/16)	128~191	16,384	65,534
C 類	192.0.0.0 – 223.255.255.255	255.255.255.0 (/24)	192~223	2,097,152	254

現代網路以 CIDR (無類別域間路由) 為準，掩碼長度任意 (如 /28, /30)，不再受 A/B/C 類限制。

判斷同網段 — 位運算核心邏輯

兩 IP 與各自掩碼 按位與 (AND) 結果相同 → 同網段：

IP1: 192.168.18.10  掩碼: 255.255.255.0
IP2: 192.168.18.20  掩碼: 255.255.255.0
AND 結果: 192.168.18.0 → 同網段

// Java 實現
boolean sameSubnet(InetAddress ip1, InetAddress ip2, InetAddress mask) {
    byte[] b1 = ip1.getAddress(), b2 = ip2.getAddress(), m = mask.getAddress();
    for (int i = 0; i < b1.length; i++)
        if ((b1[i] & m[i]) != (b2[i] & m[i])) return false;
    return true;
}

ADSL/寬撥分配的通常為 C 類私有地址 (192.168.x.x, 10.x.x.x, 172.16~31.x.x)。

IPv6 — 128 位，16 字節，冒號分隔十六進制

格式：X:X:X:X:X:X:X:X (每段 4 位十六進制)
示例：A34E:DD3D:1234:4400:A123:B231:A111:DDAA

IPv6 簡寫規則 (RFC 5952)

前導零省略：003D → 3D, 0004 → 4
連續全零段壓縮為 :: (僅一次)：A34E:0000:0000:0000:A123:B231:0:DDAA → A34E::A123:B231:0:DDAA

雙冒號 :: 只能出現一次，否則產生歧義。

IPv4/IPv6 混合環境下的嵌入格式

IPv6 後 32 位可寫為 IPv4 格式：

A34E::A123:B231:A111:DDAA  →  A34E::A123:B231:161.17.221.170
(最後 4 字節 0xA111DDAA = 161.17.221.170)

純 IPv4 客戶端訪問雙棧服務時，系統自動使用 IPv6 地址後 4 字節作為 IPv4 兼容地址。

DNS (Domain Name System) — 域名系統

將易記域名映射為 IP 地址
解析過程：遞歸查詢 → 根域 → 頂級域 → 權威域
一域名可對應多 IP (負載均衡)，DNS 隨機返回一個
對用戶透明：瀏覽器輸入域名 → 系統自動解析 → 建立 TCP 連接

域名層級劃分

層級	示例	說明
頂層域名 (TLD)	.com, .org, .cn, .us	類型頂級域 (.com/.edu/.gov) + 國家代碼頂級域 (.cn/.us/.uk)
頂級域名 (SLD)	microsoft.com, csdn.net	註冊單位擁有的域名，Email @ 後部分
二級域名	blog.csdn.net, www.csdn.net	頂級域名下的子域名，www 也是二級域名
三級域名	abc.photo.163.com	二級域名下的子域名，常用於用戶個性化空間