在计算机网络中，IP地址（互联网协议地址）是每个连接到网络的设备所使用的唯一标识符。一个合法的IP地址必须满足特定的格式和规则，以便能够在各种网络和设备之间顺利进行通信。IP地址主要分为两种类型：IPv4和IPv6。每种格式的合法性要求各有不同，下面将详细介绍这两种格式的合法IP地址要求。
IPv4地址由四个部分组成，每个部分用一个点分隔。每个部分称为一个八位字节（octet），值的范围从0到255。例如，192.168.1.1是一个合法的IPv4地址。每个部分必须是一个数字，并且在0到255之间。四个八位字节中的任何一个部分不能超过255，不能小于0。若某个部分包含非数字字符，或者是在范围外的值，这个IPv4地址将被认为是无效的。
除了数字范围之外，IPv4地址还不能包含前导零。在某个八位字节的值为0到9之间的数字时，通常不允许添加零前缀。例如，192.168.01.1是一个不合法的地址，因为第二个部分的前导零会使其不符合标准格式。而值为10及以上的部分可以有前导零，例如192.168.1.10是合法的。
除了上述数字范围和格式要求之外，IPv4地址还分为不同的类别。根据网络使用的实际情况，IP地址被分为A类、B类、C类、D类和E类。其中，A类、B类和C类IP地址常用于普通用户，而D类和E类则用于特殊用途，如多播和实验性用途。每个类别遵循特定的格式，且根据实际网络需要和规模，有不同的子网掩码要求。
谈到合法性时，IPv4的私有地址范围同样重要。私有IP地址（如10.0.0.0到10.255.255.255、172.16.0.0到172.31.255.255和192.168.0.0到192.168.255.255）被保留用于局域网中，不能在公共互联网中使用。这些地址也必须遵循合法IP地址的所有要求。在一些情况下，私有地址可以通过网络地址转换（NAT）与公共IP地址进行交互，便于网络间的有效通信。
与IPv4不同，IPv6地址采用更为复杂的表示方法。这种格式通常由八组由冒号分隔的十六进制数字组成，例如2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334。每组包含四个十六进制数字，每组中的值范围从0000到ffff。因此，IPv6地址的合法性规定必须满足数值范围、分隔符的规则，且每组的数字数目必须是合理的。
在IPv6中，有一种简化的表示法，允许在某个部分出现连续的零部分可以利用双冒号“::”来表示。例如，2001:0db8::1可以表示为2001:0db8:0000:0000:0000:0000:0000:0001，因此简写的方式在IPv6中是被允许的。然而，一个IPv6地址中最多只能使用一次这种简写形式，以避免歧义。
IPv6还包含了循环链接的判断机制。有效的IPv6地址不能是全零或全一的。例如，::1是合法的IPv6回环地址（loopback address），但单独的::和ffff:ffff:ffff:ffff:ffff:ffff:ffff:ffff是无效的。这些规则对于确保IPv6网络的健康运行至关重要。
总体而言，合法IP地址的要求涵盖了多方面的格式和公共用途。随着网络的发展，合法的IP地址也在不断演变。尤其是IPv6的引入，成为了缓解IPv4地址耗尽问题的有效手段。在现代网络环境中，了解合法IP地址的要求有助于管理员和开发人员确保网络的稳定性和安全性。