IP基础（2）

文章目录

• 网段划分
• • 初步认识
  • IP地址分类
  • 特殊IP
• IP地址的数量限制
• 私有IP地址和公网IP地址
• 路由
• 路由表生成算法

网段划分

IP地址分为两部分，网络号和主机号

• 网络号：保证相互两个网段之间有不同的标识
• 主机号: 在同一网段内，主机之间具有相同的网络号，但是必须有不同的主机号

• 不同的子网就是把网络号相同的主机放在一起
• 如果在子网里面增加一台主机，则这台主机的网络号和这个子网的网络号一致，但是主机号必须不能和子网中其他的主机重复

IP地址不用的时候就要回收回来
但是，手动管理子网内的IP，是一个相当麻烦的事情

• 有一种技术叫做DHCP，可以自动给子网内新增主机节点分配IP地址，避免了手动管理IP的不变
• 一般路由器都有带DHCP的功能，因此路由器可以看作一个DHCP服务器

初步认识

如，

• 一个计算机学院1班2号的学生，捡到了一个学生证，里面有它的学院和专业代码,要把学生证还给对方
• 它首先现在自己这个学院专业这个群里面，找到负责人
• 负责人，收到了消息，把这个消息发在全校所有学院专业的群里面,每个人都来查看是谁的，不是就扔掉这个（公网）
• 校学生负责人收到了消息，知道了她是经管的，并@经管学生负责人
• 经管学生负责人收到了，看到了班级和个人，就把消息发给了那个人

• 在路上的人只关心学号的前半部分，通过划分不同的群，来进行查找的，这样就能一次排除一个或者多个群
• 到达目标群（经管院），就不关心前半部分了，只关心后半部分

网络划分本质：提高查找效率，减少查找的难度，便于组网

IP地址分类

• A类：0.0.0.0到127.255.255.255。
• B类：128.0.0.0到191.255.255.255。
• C类：192.0.0.0到223.255.255.255。
• D类：224.0.0.0到239.255.255.255。
• E类：240.0.0.0到247.255.255.255。

分类划分之后，可以让不同国家组织根据自己的体量选择适合自己的网段

弊端

大多数的组织都申请B类网络地址，这样也很浪费空间，理论上，申请b类地址，一个子网内可以允许6万5千多太主机，A类就更多了，
在实际网络中，不可能有这么多主机，就造成很大浪费

针对这种浪费IP的情况，又引入了CIDR（Classless interdomain Routing），不进行划分

• 引入一个额外的子网掩码（subnet mask）来区分网络号
• 子网掩码是一个32位的正整数，前面全1，后面全0
• 将IP地址和子网掩码来进行按位与，得到的就是网络号
• 网络号和主机号的划分和这个IP地址是A类，B类，C类是无关的
• 子网后面有多少个0，就代表这个网络里面允许有多少个主机号

例1.

IP地址	140.252.20.68	8C FC 14 44
子网掩码	255.255.255.0	FF FF FF 00
网络号	140.252.20
子网地址范围	140.252.20.0~140.252.20.255

子网掩码为FF FF FF 00

例2.

IP地址	140.252.20.68	8C FC 14 44
子网掩码	255.255.255.240	FF FF FF F0
网络号	140.252.20.64	8C FC 14 40
子网地址范围	140.252.20.64

子网掩码FF FF FF F0

特殊IP

• 将IP地址中的主机地址全部设置为全0，就是网络号，代表了这个局域网
• 将这个IP地址中的主机地址全部设置成全1，就是广播地址，用于给一个链路中的所有主机发送数据包
• 127.* 的IP地址用于本地环回，

IP地址的数量限制

现在IP地址不够了

• 动态分配IP地址：接入网络的时候，设备分配IP地址，走了之后，IP地址回收
• NAT技术（后面介绍）
• IPV6:IPV6并非ipv4的简单升级，IPV6用16个字节128位来标识一个IP地址，但是IPV6没有普及

私有IP地址和公网IP地址

如果一个组织内部组建局域网，IP地址只用于局域网内部的通信，而不连接到Internet上，理论上任意IP都是可以，但是RFC1918规定了用于组建居于网内的私有IP地址

• 10.* ,前8位是网络号，共又16777216个地址
• 172.16.到172.31。，前12位是网络号，共1048576个地址
• 192.168.* ，前16位是网络号，共65535个地址
  包含在这个范围内的，都是私有IP，其余的被称为公网IP（全局IP）

路由器最大的功能是可以用来组件局域网的

• 路由器有两个IP，LAN口，子网IP，对内部的，WAN口，公网IP，对外的
• 我们自己的请求在对外发送的时候，我们的源IP地址可能一直在被中间路由器替换，（NAT技术）
• 替换成路由器的WAN口IP
• 不同子网的人，想要直接通信还是得去公网通信，无法跳过公网
• 墙，就是信息屏障，把报文直接丢弃掉
• 路由器LAN口连接的主机，都从属于这个路由器的子网中
• 不同的路由器，子网IP都是一样的（通常都是192.168.1.1），子网内的主机IP不能重复，但是子网间的IP地址可以重复
• 每一个家用路由器，又作为运营商路由器的子网中的一个节点，这样的运营商路由器可能有很多级，最外层的运营商路由器，WAN口IP就是一个公网IP

路由

在复杂的网络结构中，找到一条通往终点的路线

在网络中只看目标网络

IP数据包的传输过程也和问路一样

• 当IP数据包，到啊的路由器的时候，路由器回先查看目的IP
• 路由器决定这个数据包是能直接发送给目标主机，还是需要发送给下一个路由器
• 依次反复，一直到达目标IP地址

每个节点都会维护一个路由表

路由表如下

• 这台主机有两个网络接口，一个网络接口连接到10.0.24.0，另一个网络接口连接到link-local网络
• 路由表的Destination是目的网络地址，Genmask是子网掩码，Gateway是下一跳的地址，Iface是发送接口，Flags的U标志表示次条目有效，G标志表示此条目的吓一跳地址是某个路由器的地址，没有G标志的条目表示目的网络地址是与本主机接口直接相连的，不必经过路由转发

• 当数据到达路由器的时候，该路由器会用目的IP地址用子网掩码进行按位与，同destination进行对比，如果匹配就到这个子网去，就从这个对应的Iface发出
• 如果没有找到的话，就从默认路由default发出，
• 数据包经过不断路由后，最终就能到达目标主机所在的目标网络，此时就不用根据目标IP中的网络号进行路由，而是用主机号进行路由，最终就能发送给目标主机了

路由表生成算法

路由可分为静态路由和动态路由：

• 静态路由：是指由网络管理员手工配置路由信息。
• 动态路由：是指路由器能够通过算法自动建立自己的路由表，并且能够根据实际情况进行调整。
  路由表相关生成算法：距离向量算法、LS算法、Dijkstra算法等。