申論題

IPv4位址是一種基於32位元二進位數字的網路層位址，用於在互聯網上唯一標識每個設備。IPv4位址由兩個主要部分組成：網路識別字（Network Identifier）和主機識別字（Host Identifier）。這兩部分的大小取決於網路的類別和子網劃分。IPv4位址通常用“點分十進位”格式表示，即將32位二進位數字分為四個8位元的位元組，每個位元組轉換為十進位數字，然後用點（.）分隔。例如，192.168.1.1 是一個典型的IPv4位址。

IPv4位址的設計初衷是實現網路間的分層，允許互聯網能夠根據地址的不同部分路由資料包。這種設計可以分為幾個部分：

網址類別別：在無類別域間路由（CIDR）之前，IPv4位址被分為幾個固定的類別：

類A：以0開頭，後面是網路識別字（7位元）和主機識別字（24位元）。允許擁有約1.27億個主機的大型網路。
類B：以10開頭，後面是網路識別字（14位元）和主機識別字（16位元）。用於中等規模網路。
類C：以110開頭，後面是網路識別字（21位元）和主機識別字（8位元）。用於小型網路。
類D：以1110開頭，用於多播。
類E：以1111開頭，保留用於實驗。
子網劃分：子網劃分（Subnetting）允許管理員將一個較大的網路劃分為若干個更小的網路。這是通過將主機識別字中的一部分劃分為子網識別字來實現的。子網路遮罩用於指示IPv4位址中哪一部分是網路識別字，哪一部分是子網識別字。

無類別域間路由（CIDR）：隨著互聯網的擴展，固定的類別不再靈活，CIDR應運而生。CIDR使用斜線標記法（例如192.168.1.0/24），其中“/24”表示前24位元是網路和子網識別字，後8位元是主機識別字。CIDR使得位址空間的分配更加靈活和有效。

特殊地址：IPv4位址空間中還包含了一些特殊用途的位址，如：

本地回環地址：通常是127.0.0.1，用於設備的自我測試。
私有地址範圍：如10.0.0.0 到 10.255.255.255，172.16.0.0 到 172.31.255.255，以及 192.168.0.0 到 192.168.255.255 用於局域網中。
廣播地址：用於在網路上廣播消息。
IPv4位址的這種設計支持了互聯網的快速發展，儘管其位址空間限制（約43億個位址）在當今已顯不足，這也是IPv6被提出和逐漸部署的原因之一。IPv6使用128位位址，極大地擴展了位址空間。