IP地址的动态分配
IP地址的动态分配通常是通过**动态主机配置协议（DHCP）**来实现的。当一台设备（如智能手机、笔记本电脑等）连接到一个网络时（例如通过Wi-Fi或以太网），它会向网络上的DHCP服务器发送一个请求，询问一个IP地址。DHCP服务器管理一个IP地址池，会从中选择一个未被使用的地址分配给该设备，通常这个地址是临时的，在设备断开连接后一段时间就会被回收，供其他设备使用。
IPv4地址的限制
IPv4地址是32位的，这限制了地址空间大约只有42亿个地址。实际上，由于特定的网络配置和保留地址，可用于公网的IPv4地址还要少一些。随着互联网的快速增长，这个数量已经不足以满足全球的需求，这就是为什么现在正在向IPv6过渡的原因之一。IPv6地址是128位的，提供了几乎无限的地址空间。（所以说我们现在用的主要还是IPv4，而且很多是共享一个公网IP的）
共享公网IP地址
由于IPv4地址的有限，很多用户并不拥有一个独一无二的公网IP地址。相反，许多用户共享同一个公网IP地址，这是通过网络地址转换（NAT）技术实现的，特别是在家庭和小型企业网络中。
在这种情况下，对内而言，网络中的每个设备都有一个唯一的私有IP地址，用于局域网内的通信。对外而言，这些设备共享同一个公网IP地址，这个地址用于与互联网上的其他设备通信。这种机制允许多个设备共享一个公网IP地址进行互联网访问，有效缓解了IPv4地址不足的问题，同时也增加了网络的安全性，因为内部设备的真实IP地址不会直接暴露给互联网。
地区和IP地址
在一个城市或地区内，ISP（互联网服务提供商）拥有一定范围的IP地址池，这些IP地址被动态地分配给该地区的用户。对于特定用户，在他们连接和断开ISP的网络时，IP地址可以变化，这就是"动态分配"的含义。
以武汉为例，"中国湖北武汉"的IP地址反映的是该IP地址注册给ISP的地理位置信息，并不意味着所有武汉的用户都使用相同的IP地址，而是武汉市这个地理位置就是这个IP地址。ISP获得IP地址后，会将它们分配给其服务区域内的用户。一个大城市像武汉会有成千上万个IP地址分配给该地区的用户和企业。这些IP地址不是静态分配给一个用户的，而是动态分配的，用户在断开连接后再重新连接可能会获得不同的IP地址。
然而，ISP分配给特定地区的IP地址池通常相对固定，因此从宏观角度看，一个城市或地区的IP地址与其地理位置关联是相对稳定的。这意味着尽管个人用户的IP地址可能会更改（例如，当他们重启路由器或经过一段时间后自动从ISP获取新地址时），但整体上，那些IP地址仍然被识别为属于同一城市或地区。
例如，如果一个用户的IP地址被识别为"中国湖北武汉"，那么：
- 该IP地址属于分配给武汉地区ISP管理的地址池。
- 个别用户在连接到武汉的ISP时可能会动态地获得该地址池中的一个IP地址。
- 即使是动态分配的，该IP地址仍然会被外界服务（如在线服务、地理位置数据库）识别为武汉的地址，因为ISP通常会根据地理位置来分配和管理其IP地址资源，所以可以反过来，根据IP地址分配的历史和模式来估计地理位置。
- 这种估计通常是通过各种在线服务和数据库进行的，这些服务会收集公共IP地址的分配信息，并将其与地理位置关联。例如，当您访问某些网站时，它们可能会使用您的IP地址来确定您的地理位置，并据此提供本地化的内容或广告。
虽然IP地址可以提供一个大致的地理位置，但它们并不用于精确定位个人用户的实际物理位置。精确的地理定位通常需要使用GPS、蜂窝网络位置数据或用户提供的位置信息等其他技术。
为什么通常不会被分配给别的城市的IP地址？
地理限制 ：ISP通常会根据自己的网络架构和管理的方便性，将一批IP地址分配给特定地理位置的数据中心和网络节点。用户从本地ISP获得的IP地址反映了他们连接的本地网络节点的位置。
网络效率 ：将用户连接到地理位置相近的网络节点，可以减少数据传输的延迟，提高网络服务的效率。
法规要求：一些地区的法律和规定可能要求数据在本地处理或存储，这也影响了ISP如何分配IP地址。
IP地址定位
通过IP地址是很难确定到具体一台电脑或手机的。IP地址仅能提供一个大致的地理位置，例如注册ISP的城市。即便如此，这个信息也是不精确的，因为IP地址到地理位置的映射是通过数据库估计的，这些数据库可能不完全准确或更新不及时。为了确定到具体一台电脑或手机，需要结合IP地址以外的信息。例如：
- Cookies和Web存储：网站通过在用户设备上设置Cookie来识别和跟踪用户。
- 设备指纹：通过收集设备的浏览器版本、操作系统、插件信息等数据，可以创建设备的唯一指纹。
- 用户账号：用户登录的账号可以用来追踪具体用户的活动。
IP地址定位的意义主要是为了网络管理、营销、内容定制、法律遵从等目的。确实，IP地址是动态分配的，但通常情况下，ISP会将IP地址分配给相同的地理区域内的用户，而不是随机分配给远离用户实际位置的区域。
IP地址定位的应用
内容定制 ：许多在线服务提供商会使用IP地址定位来提供地区化内容，比如语言设置、本地新闻、天气更新或广告。
法律合规：某些内容可能只允许在特定的法律管辖区内提供，通过IP地址定位，服务提供商可以遵守当地法律的规定。
安全：IP地址定位可以用于识别和阻止可疑的登录尝试或交易活动，例如，如果一个用户的账户突然从一个遥远的地点尝试访问，系统可能会将其标记为可疑并采取进一步的验证措施。
定位准确性问题
尽管IP定位通常能提供一个大致的位置，但它并不是百分百准确的。例如：
移动用户 ：使用手机数据网络的用户可能会被分配到不同的IP地址，因为移动运营商的IP地址可能覆盖更广泛的区域。
VPN和代理 ：使用VPN或代理服务的用户可以隐藏或更改他们的IP地址，这可能导致IP地址定位与用户的实际位置不符。
IP数据库更新：IP地址定位服务依赖于数据库，这些数据库需要定期更新才能保持准确性。
IP封禁
当一个IP地址被反爬虫系统封禁时，通常是因为从该IP地址发出的网络流量表现出了可疑或不正常的行为。对于爬虫，服务提供商可能会监控请求的频率、行为模式等，以识别和封禁异常的行为。如果该IP是一个NAT后的公网IP，确实有可能影响到同一NAT网络下的所有用户。但在实践中，许多服务提供商会使用更复杂的策略来避免封禁大量无辜用户。此外，许多ISP会动态地更换用户的公网IP地址，这样即使一个IP地址被封禁，受影响的用户可以通过重新连接网络获得一个新的IP地址来绕过封禁。
尽管爬虫用户理论上可以通过重新连接网络来获取一个新的IP地址（换个IP继续爬虫），但服务提供商也可能采取更复杂的封禁策略，例如封禁特定的用户行为模式，而不只是单个IP地址。此外，一些服务提供商可能会采用更长期的封禁，或者对频繁更换IP地址的行为进行标记。
这些策略的组合确保了即使在IPv4地址有限的情况下，互联网服务仍然可以有效地运作，同时用户也能在必要时维持一定程度的连通性。