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  • IP地址详解

    2021-06-14 12:14:48
    IP地址详解1、IPv4经历的三个阶段1.1、IPv4分类的IP地址1.1.1、分类的IP地址的表示1.1.2、分类IP地址中一般不使用的特殊IP地址1.1.3、分类IP地址设计的存在不合理的地方1.2、IPv4子网的划分1.2.1、划分思路1.2.2、...


    一个IP地址在整个互联网内时唯一的,关于IP地址的作用,将会在网络层介绍。这里只介绍IP地址的两个版本IPv4和IPv6。

    1、IPv4经历的三个阶段

    IP地址长度占4个字节(共32位)长,常用点分十进制表示。
    在这里插入图片描述

    1.1、IPv4分类的IP地址

    1.1.1、分类的IP地址的表示

    分类的IP地址将一个IP地址划分为网络号主机号

    • 网络号:标志主机(路由器)所连接都的网络,唯一表示一个网络,由IP地址管理机构分配。
    • 主机号:标志该主机或路由器,唯一表示一个主机,由申请到网络号的单位自行分配。
      根据网络号和主机号所占字节数的不同进行分类。
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    网络类别 网络号 特殊网络号 可分配网络数 主机号 特殊主机号 可分配主机数
    A类地址 占1个字节,第一位固定为0 全0时表示本网络,01111111即127表示环回地址 2^7-2 占3个字节 全0表示本主机所在的网络地址,全1表示本网络上的所有主机 2^24-2
    B类地址 占2字节,第一二位固定为10 128.0.0.0不使用 2^14-1 占2个字节 同上 2^16-2
    C类地址 占3字节,第一二三位固定为110 192.0.0.0不使用 2^21-1 占1个字节 同上 2^8-2

    1.1.2、分类IP地址中一般不使用的特殊IP地址

    在这里插入图片描述
    关于A类网络号为01111111即127时,作为本地软件环回测试本主机的进程之间的通信之用,如主机发送一个目的地址为环回地址(如127.0.0.1)的分组,则本机中的协议软件会接收此分组做处理,而不会把分组发送到任何网络,因为127根本不是一个网络地址。
    关于主机号全为0表示主机所在的网络地址(如一台主机的IP为5.6.7.8,则该主机所在的网络地址为5.0.0.0)
    关于网络号和主机号同时全为0(0.0.0.0)时表示本地址。

    1.1.3、分类IP地址设计的存在不合理的地方

    • IP地址空间的利用率低,如有的单位申请了B类网络,但实际连接的主机数并不多。
    • 给每一个物理网络分配一个网络号会使路由器的路由表变得太大,使网络性能变差。
    • 两级IP地址不够灵活,如存在异地办公点的公司,需要在异地申请开通一个新的网络,必须重新申请网络号,而不能使用原来的网络号。
      为了解决上述问题,划分子网应运而生,而原来分类的ABC类IP地址的区分已经成为历史。

    1.2、IPv4子网的划分

    1.2.1、划分思路

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    1.2.2、子网掩码

    路由器如何知道是否进行了子网划分,并且划分的网络号是多少位?路由器时通过子网掩码来得出这些信息的。
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    1.2.3、划分子网的取舍

    显然,划分子网增加了灵活性,但却减少了能够连接在网络上的主机总数。

    1.3、IPv4无分类编址CIDR(构成超网)

    传统的ABC类网络的划分子网虽然在一定程度上缓解了IP地址发展中遇到的困难,但随着时间推移仍然遇到一些必须解决的问题。

    • 1,B类地址在1992年已经分配了将近一半,很快就要全部分配完毕。
    • 2,如互联网主干网上的路由表中的项目急剧增长
    • 3,整个IPv4的地址将耗尽,2011年已经宣布全部耗尽
      上述第三个问题,由后续要讲的IPv6解决。而前两个则使用无分类域间路由选择CIDR来解决。

    1.3.1、CIDR的设计

    CIDR把32位的IP地址划分为网络前缀和主机号,使用斜线记法(CIDR记法:在IP地址后面加上斜线“/”,并写上网络前缀所占的位数)。而对应32的子网掩码前面n(n等于网络前缀的长度)位为1,剩余的位都是0。例如:下图地址的子网掩码为11111111 11111111 11110000 00000000
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    1.3.2、构成超网

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    1.3.3、最长前缀匹配

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    1.3.4、使用二叉搜索时查找路由表

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    2、IPv6

    由于IPv4地址空间耗尽,IPv6应运而生,IPv6地址扩展到 16字节(128位),地址空间增大了2^96倍,因此在可预见的未来时不可能用完的。
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    简单局域网的构成

    局域网(Local Area Network,LAN)是指在某一区域内由多台计算机互联成的计算机组。一般是方圆几千米以内。局域网可以实现文件管理、应用软件共享、打印机共享、工作组内的日程安排、电子邮件和传真通信服务等功能。局域网是封闭型的,可以由办公室内的两台计算机组成,也可以由一个公司内的上千台计算机组成。

    交换机

    交换机是组成局域网的重要设备,但是交换机并不能让设备上网,路由器可以实现设备上网。

    局域网:一般称为内网

    简单局域网的构成:交换机、网线、PC(其他IT终端)

    交换机:用来组建内网的(局域网的)设备

    IP地址

    IP地址就是一个唯一的标识,是一段网络编码(二进制),由32位组成

    0.0.0.0

    00000000.00000000.00000000.00000000

    每8bit组成一个十进制数字,一共4个 (点分十进制)

    IP地址形式:X.X.X.X

    X的范围:0~255

    子网掩码

    局域网通信规则: 在同一个局域网中,所有IP必须在同一网段中才可以互相通信!

    IP地址构成: 网络位+主机位 (网络位相同的IP地址,为同一网段)

    X1.X2.X3.X4

    • 可以X1是网段,X2.X3.X4是主机位
    • 可以X1.X2是网段,X3.X4是主机位
    • 可以X1.X2.X3是网段,X4是主机位

    子网掩码: 用来确定IP地址的网络位

    子网掩码如何确认网络位:与255对应的数字为网络位,与0对应的数字为主机位

    255.0.0.0

    255.255.0.0

    255.255.255.0

    例:
    10.1.1.1 255.255.0.0
    获知:10.1.1.1属于10.1.网段,主机名叫.1.1
    

    注意: 1个IP地址,必须配套一个子网掩码
    IP&子网掩码

    IP地址详解

    国际标准组织ISO定义地址分类:五大类(是以IP地址的第一位进行区分的)

    A类:1-126 默认子网掩码:255.0.0.0

    B类:128-197 默认子网掩码: 255.255.0.0

    C类:192-223 默认子网掩码:255.255.255.0

    D类:224-239 组播地址 - 一个地址代表一组人

    E类:240-254 科研使用

    • ABC类为单播地址,每个地址只能配给一个人用
    • ABC类的子网掩码可以修改
    例:
    10.1.1.1 255.255.255.0
    问:10.1.1.1属于哪个网段?所有网段有多少个可用的IP地址?该网段的广播地址是什么?
    答:
    10.1.1.1属于10.1.1.0网段
    可用IP地址有10.1.1.1 ~ 10.1.1.254
    该网段的广播地址是将主机地址完全置为255的时候,即为:10.1.1.255, 可发送消息给该网段所有主机。
    	主机位不全是255不是广播地址
    

    特殊地址

    127.0.0.1 回环地址

    网关

    网关:一个网络的出口,Gateway=GW, 一般网关是在路由器上

    网关一般是该网段的第一个IP或最后一个IP

    192.168.0.1
    192.168.0.254

    路由器:可用链接内外网的设备
    路由器
    在这里插入图片描述

    当两台电脑进行通信时:

    1. 先比较IP地址并确定是否在同一网段中
    2. 若在同一网段,则直接发出去,而不找网关
    3. 若不在同一网段,则需要发包给网关 (该网段所有机器必须知道网关IP)

    DNS

    DNS: Domain Name Service 域名服务器

    各大网络运营厂商都有DNS服务器,大城市多一些,小城市少一些

    几个DNS服务器IP地址:

    1.1.1.1 澳大利亚

    8.8.8.8 谷歌(美国)

    114.114.114.114 中国

    域名系统(Domain Name System, DNS)是Internet上解决网上机器命名的一种系统。就像拜访朋友要先知道别人家怎么走一样,Internet上当一台主机要访问另外一台主机时,必须首先获知其地址,TCP/IP中的IP地址是由四段以“.”分开的数字组成,记起来总是不如名字那么方便,所以,就采用了域名系统来管理名字和IP的对应关系。
    作用:通过域名解析真实网络IP地址

    配置IP地址

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    网络测试命令

    1. 查看IP地址

    ipconfig                  # 查看IP地址基本信息
    ipconfig /all             # 查看IP地址详细信息
    

    2. 测试网络连通性

    ping www.baidu.com            # 测试网络连通性,有去有回即为可以成功通信
    ping -l 2000 www.baidu.com    # 每次都发2000个字节 在局域网内最大阈值为65500字节
    ping -t www.baidu.com         # 一直ping
    ping -n www.baidu.com         # 修改ping包数量
    
    注:若ping不通,可能对方不在线,或者对方开着防火墙!
    

    3. 手工解析域名

    nslookup www.jd.com
    

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