一、ISP 的层级

四层，各自卖不同的东西：

第一行那个「转接」是 Tier 1 的唯一生意：它们拥有全球骨干，不需要向任何人买出口， 所以能向别人卖。 全球真正的 Tier 1 只有十几家， 而且它们之间是「对等互联」（免费用）——因为互相都离不开对方。 第三行是普通人接触的那一层：它们不拥有骨干，要向 Tier 2 买出口， 然后把带宽切成家庭套餐卖出去。 所以「你家宽带的实际速度」取决于三件事： 最后一公里的质量、Tier 3 的收敛比、以及它向上买的出口够不够。

二、地址是切块分的

ISP 拿到的不是「一堆地址」，是「一个块」：

第三列永远比第二列少 2：网络地址（主机位全 0）与广播地址（主机位全 1）不能给主机用。 所以一个 /24 只有 254 个可用地址，不是 256 个。 这个「减 2」是最容易被忽略的细节，很多容量规划就错在这里。 第四列是 ISP 的日常：一个 /16 能切 256 个 /24，也就是 256 个客户； 每个 /24 能装 254 台主机。 所以一个 /16 理论上能装 65024 台主机——这就是「地址是稀缺资源」的算术来源。

三、为什么家里只给一个地址

因为地址早就分完了：

第三行是分水岭：2011 年 2 月，IANA 把最后五块 /8 分给了五个区域注册机构， 从此再也没有「新的 IPv4 地址」。 所以今天的 ISP 只能「回收再分配」，或者用 NAT 把很多用户塞进一个地址。 第四行是现在的常态：你家的路由器拿到一个公网地址，家里的手机、电脑、电视全用 192.168.x.x， 对外只有一个地址。 代价是「外面主动连不进来」——这就是为什么家里装监控要做端口映射。 IPv6 就是为了解决这个：128 位地址，多到可以给每粒沙子编号。 但它推了二十多年还没换完——因为「改 IP」就是改整个互联网的地基。

四、动手 Demo：一个 /16 能分出多少个 /24

算四个常见前缀的地址数、可用主机数、能切几个 /24。 注意「可用主机数」永远比「地址总数」少 2。

for p in (8, 16, 20, 24):
    total = 2 ** (32 - p)
    hosts = total - 2
    sub = 2 ** (24 - p) if p <= 24 else 0
    print('/%-3d 总数 %-9d 可用 %-9d 切 /24 %d'
          % (p, total, hosts, sub))

实跑输出：

--------------------------------------------------------------------
一个 /16 能分出多少个 /24
--------------------------------------------------------------------
**ISP 与区域网的划分，本质就是「地址切块」。**下面算一遍。

  前缀     地址总数     可用主机数     能切几个 /24
  --------------------------------------------------
  /8       16777216     16777214       65536
  /16      65536        65534          256
  /20      4096         4094           16
  /24      256          254            1

**第一行那个 /8 有 1677 万个地址**，**但可用主机数要减 2**（网络地址与广播地址不能给主机用）。
**第三行那个「能切几个 /24」是 ISP 的日常**：**一个 /16 能切 256 个 /24，也就是 256 个客户**；
**每个 /24 能装 254 台主机。**
**所以一个 /16 理论上能装 65024 台主机**——**这就是「地址是稀缺资源」的算术来源。**
**IPv4 只有 43 亿个地址**（2 的 32 次方），**而 2011 年就已经分配完了**。
**所以现在 ISP 给家庭的是「一个公网地址 + NAT」**，**不是一个网段。**

/8 有 1677 万个地址，可用 1677 万减 2：减 2 在这么大的数字面前看不出来， 但在 /24 上就很明显：256 变 254。 「能切几个 /24」这一列是纯粹的 2 的幂：/8 切 65536 个、/16 切 256 个、/20 切 16 个。 所以「切块」在数学上就是「借主机位当网络位」，每借一位，块数翻倍、每块减半。 一个 /16 理论上能装 65024 台主机：256 个 /24 × 254 台 = 65024。 这个数和「65534」不一样，因为切成 /24 之后，每个 /24 都有自己的网络地址与广播地址， 所以要减掉 256 × 2 = 512 个。 「切得越细，浪费越多」——这是子网划分的固有成本。

30 秒实验

1. 算一下 /26 的地址总数与可用主机数，再看一个 /24 能切几个 /26。
2. 算一下：如果全世界的 IPv4 地址平均分给 80 亿人，每人几个？
3. 想一下：为什么「切得越细，浪费越多」？

常见误区

1. 以为 /24 能装 256 台主机。 只有 254 台，网络地址与广播地址不能用。
2. 以为 IPv4 地址「还有很多」。 2011 年就分完了，现在靠 NAT 与回收再分配。
3. 以为 Tier 3 就是「小运营商」。 它是「卖最后一公里的那一层」，有些 Tier 3 规模也很大。

下一节进入 2.4：TCP／IP 的分层模型——把四层与 OSI 七层正式对起来。

• ☐ （本节完，下一节 2.4.1 TCP／IP与OSI参考模型）

相关笔记

• 互联网的结构
• TCP／IP与OSI参考模型
• 📚 图解TCP／IP · 索引