带你学习网络之基础(一)【纯文字篇】
【前言】:随着家庭网络设备越来越多,许多值友家里已经不再是5年以前一台带无线接入的路由器就可以解决一家人的多种网络需求。但是在组建家庭网络的时候,经常遇到一些概念不清,不断在论坛,QQ群,微信群咨询老鸟们,但是老鸟们一些专业回答让不少小白一头雾水,为此,楼主决定连载部分网络基础知识,方便小白或是有需求的值友交流。
[IP地址]
经常听到网友们说公网IP,私网IP,许多小白傻傻分不清楚如何判断自己的路由器PPPOE获得的IP地址是否为公网IP?什么是IP地址?(注:本系列文章提到的IP通指IPv4地址)
什么是IP地址?IP是Internet Protocol(网际互连协议)的缩写,是TCP/IP体系中的网络层协议。设计IP的目的是提高网络的可扩展性:一是解决互联网问题,实现大规模、异构网络的互联互通;二是分割顶层网络应用和底层网络技术之间的耦合关系,以利于两者的独立发展。根据端到端的设计原则,IP只为主机提供一种无连接、不可靠的、尽力而为的数据报传输服务。
以上解释来自百度百科。听起是不是相当不好理解?换通俗说法,IP就如同我们居住地址,是在网络上识别我们的标识,如同生活中快递小哥识别的送货地址。我们经常看到的IP地址格式如下:192.168.1.1,分成四个部分,对应到我们生活中送货地址就是:省-市-地区-街道门牌,当然,IP地址是没有分层的概念。
[IP地址分类]
IP地址理论上分为5类,A、B、C、D、E类,除去特殊作用的D、E两类,剩下的A、B、C三类地址是我们常见的IP地址段。A类地址的容量最大,可以容纳16777214个主机,B类地址可以容纳65534个主机,C类地址可以容纳254个主机。
A类地址:1.0.0.1~126.155.255.255
B类地址:128.0.0.1~191.255.255.255
C类地址:192.0.0.1~223.255.255.255
D类IP地址:224.0.0.0~239.255.255.255
D类IP地址主要用于多点广播(Multicast,也称为多播)之中作为多播组IP地址。在家里头应用最多的就是运营商送的电视盒子上面的IPTV直播应用。 D类地址还有一个应用就是IP路由协议中的交互报文,最常见的是OSPF的Hello报文
E类IP地址:240.0.0.1~255.255.255.255
保留地址,反正楼主是从来没有遇到过。
不发图值得买不让发布文章,所以此图充数
在这A、B、C类地址中,绝大多数的IP地址都是公有地址,需要向国际互联网信息中心申请注册。但是在IPv4地址协议中预留了3个IP地址段,作为私有地址,供组织机构内部使用。
这三个地址段分别位于A、B、C三类地址内:
A类地址私网地址:10.0.0.0~10.255.255.255
B类地址私网地址:172.16.0.0~172.31.255.255
C类地址私网地址:192.168.0.0~192.168.255.255
所以家庭网络在选取使用私有地址时,一般会按照实际需要容纳的主机数来选择私有地址段。常见的局域网由于容量小,一般选择C类的192.168.0.0作为地址段使用,一些大型企业就需要使用B类甚至A类地址段作为内部网络的地址段。
最后需要补充说明的是,由于NAT和子网掩码的存在,实际在使用中,一个C类大小的局域网也可以选择A类的10.0.0.0网段作为自己的IP地址段。大多数局域网之所以仍然选择192.168.0.0/24或者192.168.1.0/24作为自己的IP地址段,更多的是因为约定成俗或者说个人习惯的关系。
细心的朋友可能注意到,A、B、C、D类加起来少了一个地址段:A类和B类之间少了一个127开头的IP段。
因为127开头的IP地址定义为环回地址。
IPv4的环回地址为:127.0.0.0~127.255.255.255
环回地址(只是有两个特殊的保留),此地址中的任何地址都不会出现在网络中。环回地址就是自己给自己的地址。
[IP地址掩码]
子网掩码(subnet mask)又叫网络掩码、地址掩码、子网络遮罩,它是一种用来指明一个IP地址的哪些位标识的是主机所在的子网,以及哪些位标识的是主机的位掩码。子网掩码不能单独存在,它必须结合IP地址一起使用。子网掩码只有一个作用,就是将某个IP地址划分成网络地址和主机地址两部分。【来自百度百科】
通俗点的说法,子网掩码就是定义网络里头的可以用的IP地址个数。通常有两种表示方法,老鸟们一般会用:192.168.1.0/255.255.255.0这种方式。超级专业老鸟一般这样说:192.168.1.0/24,后面这个24就是表示子网掩码。
计算机只认“1”和“0”,我们通常见到的255.255.255.0,计算机是识别成:11111111 11111111 11111111 00000000,数一下1的个数,正好是24个。
敲黑板,划重点,如何确认自己网络可以用的IP地址数有多少呢?快速算法送上:
192.168.0.0/255.255.255.0,前面3个段为255,不去考虑,那么0-255有多少个数?255-0+1=256,所以,用256-0=256,也就是可以用的IP地址有256个。但是IP地址的使用和我们有些地方吃鱼一样,要去头去尾,所以第一个IP地址不能用(网络地址),最后一个不能用(广播地址),所以是256-2=254。
以上是最常见的子网掩码长度,还有一些子网掩码长度,比如192.168.0.0/255.255.255.240,这种掩码长度的主机算法一样,256-240=16,除去头尾,那么就是16-2=14个地址可以用。
再举个例子:192.168.0.0/255.255.240.0,这种掩码长度的主机算法是各小数点间相乘,256-240=16,256-0=256,那么可用主机数是16X256=4096,实际可用数是4096-2=4094个。
又敲黑板,划重点,掩码的数字只可能出现:255(这个通常在以太网中不会遇到,有兴趣可以在路由器拨号获得的地址中看到),254(这个基本不会遇到),252,248,240,224,192,128,0。分别对应IP地址数为:1,2,4,8,16,32,64,128,256
[网络地址和广播地址]
网络地址(Network address)是互联网上的节点在网络中具有的逻辑地址。网络地址通常可分成网络号和主机号两部分,用于标识网络和该网络中的设备。网络地址就是主机号全为0的地址。通俗点讲,网络地址就如同快递小哥认的门牌号,主机号则相当于快递小哥认的小区内部的单元,楼号等。网络地址就标识了我们的小区,单元楼号则表示每一家。
广播地址(Broadcast Address)是专门用于同时向网络中所有工作站进行发送的一个地址。在使用TCP/IP 协议的网络中,主机号为全1 的IP 地址为广播地址。通俗点讲,就是某小区的所有业主(以家庭为单位)
如何确认自己所处网络的网络地址?
举个例子:192.168.0.0/255.255.255.0网络,计算机中是这样的:
11000000 10101000 00000000 00000000 (192.168.0.0)
11111111 11111111 11111111 00000000 (255.255.255.0)
上下对应的位数上面相“于”,通俗讲法,上下对应位数相“乘”,方便理解。得到结果如下:
11000000 10101000 00000000 00000000 (192.168.0.0)
敲黑板,划重点,是否"0"就一定是网络地址?非也,比如:
192.168.0.32/255.255.255.224
11000000 10101000 00000000 00100000
11111111 11111111 11111111 11100000
“于”以后的结果是:
11000000 10100000 00000000 00100000 (192.168.0.32)就是网络地址。
快速算法:
对于网络地址,只要对应子网掩码为255的字段,直接照操,比如上面前3位直接照抄,192.168.0。第四位224,那么256-224=32,则把256分成32个一段,0-31为一段,32-63一段,正好落在第二段,那么网络号就是32,所以完整的网络号就是192.168.0.32/255.255.255.224
如何确认自己所处网络的广播地址?
举个例子:192.168.0.0/255.255.255.0网络,计算机中是这样的:
11000000 10101000 00000000 00000000 (192.168.0.0)
11111111 11111111 11111111 00000000 (255.255.255.0)
查看子网掩码中最后一位不为“1”的“0”开始,是“00000000”,我们把它变为“11111111”,就是255,那么,前面说到的,每个255对应的地址照抄,即192.168.0,最后一位由我们算出来的255填上,所以此网络的广播地址为192.168.0.255
11000000 10101000 00000000 00000000 (192.168.0.0)
敲黑板,划重点,是否"255"就一定是网络地址?非也,比如:
192.168.0.32/255.255.255.224
11000000 10101000 00000000 00100000
11111111 11111111 11111111 11100000
子网掩码最后一个非“1”的“0”开始“00000”,全部换为“11111”则是“31”,那么由于本网络的网络地址是“32”,则网络的广播地址是:32+31=63。
快速算法:
对于广播地址,只要对应子网掩码为255的字段,直接照操,比如上面前3位直接照抄,192.168.0。第四位224,那么256-224=32,则把256分成32个一段,0-31为一段,32-63一段,正好落在第二段,那么广播地址是63,所以完整的广播地址就是192.168.0.63/255.255.255.224
OK,今天的IP地址基础交流到此为止,未完待续。
嗨醒醒
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