網絡基礎③-IP地址與子網掩碼

1.MAC地址

MAC(Media Access Control,介質訪問控制)地址,或稱爲物理地址,也叫硬件地址,用來定義網絡設備的位置,MAC地址是網卡出廠時設定的,是固定的(但可以通過在設備管理器中或註冊表等方式修改,同一網段內的MAC地址必須唯一)。MAC地址採用十六進制數表示,長度是6個字節(48位),分爲前24位和後24位

2.IP地址

IP地址(Internet Protocol Address),縮寫爲IP Adress,是一種在Internet上的給主機統一編址的地址格式,也稱爲網絡協議(IP協議)地址。它爲互聯網上的每一個網絡和每一臺主機分配一個邏輯地址,常見的IP地址,分爲IPv4與IPv6兩大類,當前廣泛應用的是IPv4,目前IPv4幾乎耗盡,下一階段必然會進行版本升級到IPv6;如無特別註明,一般我們講的的IP地址所指的是IPv4。
IP地址對應於OSI參考模型的第三層網絡層,工作在網絡層的路由器根據目標IP和源IP來判斷是否屬於同一網段,如果是不同網段,則轉發數據包。
在這裏插入圖片描述
計算機的IP地址由兩部分組成,一部分爲網絡標識,一部分爲主機標識,同一網段內的計算機網絡部分相同,主機部分不同同時重複出現。路由器連接不同網段,負責不同網段之間的數據轉發,交換機連接的是同一網段的計算機。通過設置網絡地址和主機地址,在互相連接的整個網絡中保證每臺主機的IP地址不會互相重疊,即IP地址具有了唯一性。

192.168.1.104
192.186.1:網絡部分
.104:主機部分
IP地址分類

IP地址分A、B、C、D、E五類,其中A、B、C這三類是比較常用的IP地址,D、E類爲特殊地址
在計算機網絡中,主機ID全部爲0的地址爲網絡地址,而主機ID全部爲1的地址爲廣播地址,這2個地址是不能分配給主機用的。
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3.公網和私網IP地址

公網IP地址
公有地址分配和管理由Inter NIC(Internet Network Information Center 因特網信息中心)負責。各級ISP使用的公網地址都需要向Inter NIC提出申請,有Inter NIC統一發放,這樣就能確保地址塊不衝突。

私網IP地址
創建IP尋址方案的人也創建了私網IP地址。這些地址可以被用於私有網絡,在Internet沒有這些IP地址,Internet上的路由器也沒有到私有網絡的路由表。

A類:10.0.0.0 255.0.0.0,保留了1個A類網絡。
B類:172.16.0.0 255.255.0.0~172.31.0.0 255.255.0.0,保留了16個B類網絡。
C類:192.168.0.0 255.255.255.0~192.168.255.0 255.255.255.0,保留了256個C類網絡。
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4.子網掩碼

IP地址是以網絡號和主機號來標示網絡上的主機的,我們把網絡號相同的主機稱之爲本地網絡,網絡號不相同的主機稱之爲遠程網絡主機,本地網絡中的主機可以直接相互通信;遠程網絡中的主機要相互通信必須通過本地網關(Gateway)來傳遞轉發數據。

子網掩碼的概念及作用

①、子網掩碼(Subnet Mask)又叫網絡掩碼、地址掩碼,必須結合IP地址一起對應使用。
②、只有通過子網掩碼,才能表明一臺主機所在的子網與其他子網的關係,使網絡正常工作。
③、子網掩碼和IP地址做“與”運算,分離出IP地址中的網絡地址和主機地址,用於判斷該IP地址是在本地網絡上,還是在遠程網絡網上。
④、子網掩碼還用於將網絡進一步劃分爲若干子網,以避免主機過多而擁堵或過少而IP浪費。

子網掩碼的組成

①、同IP地址一樣,子網掩碼是由長度爲32位二進制數組成的一個地址。
②、子網掩碼32位與IP地址32位相對應,IP地址如果某位是網絡地址,則子網掩碼爲1,否則爲0。
③、舉個栗子:如:11111111.11111111.11111111.0000000

192.168.1.100/24,其子網掩碼錶示爲255.255.255.0,二進制表示爲11111111.11111111.11111111.00000000
172.16.198.12/20,其子網掩碼錶示爲255.255.240.0,二進制表示爲11111111.11111111.11110000.00000000
不難發現,例1中共有24個1,例2中共有20個1,所以n是這麼來的。運營商ISP常用這樣的方法給客戶分配IP地址

子網掩碼的分類

①、缺省子網掩碼

也叫默認子網掩碼,即未劃分子網,對應的網絡號的位都置 1 ,主機號都置 0 。

未做子網劃分的IP地址:網絡號+主機號

A類網絡缺省子網掩碼: 255.0.0.0,用CIDR表示爲/8

B類網絡缺省子網掩碼: 255.255.0.0,用CIDR表示爲/16

C類網絡缺省子網掩碼: 255.255.255.0,用CIDR表示爲/24

爲什麼要使用子網掩碼

前面說道,子網掩碼可以分離出IP地址中的網絡地址和主機地址,那爲什麼要分離呢?因爲兩臺主機要通信,首先要判斷是否處於同一網段,即網絡地址是否相同。如果相同,那麼可以把數據包直接發送到目標主機,否則就需要路由網關將數據包轉發送到目的地。

可以這麼簡單的理解:A主機要與B主機通信,A和B各自的IP地址與A主機的子網掩碼進行And與運算,看得出的結果:

1、結果如果相同,則說明這兩臺主機是處於同一個網段,這樣A可以通過ARP廣播發現B的MAC地址,B也可以發現A的MAC地址來實現正常通信。

2、如果結果不同,ARP廣播會在本地網關終結,這時候A會把發給B的數據包先發給本地網關,網關再根據B主機的IP地址來查詢路由表,再將數據包繼續傳遞轉發,最終送達到目的地B。

計算機的網關(Gateway)就是到其他網段的出口,也就是路由器接口IP地址。路由器接口使用的IP地址可以是本網段中任何一個地址,不過通常使用該網段的第一個可用的地址或最後一個可用的地址,這是爲了儘可能避免和本網段中的主機地址衝突。

192.168.11.0/24  === 192.168.11.0   netmask 255.255.255.0
192.168.11.0    網絡號
192.168.11.1    一般用於網關地址,用戶用的第一個IP192.168.11.2
192.168.11.254  結束地址
192.168.11.255  廣播地址
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