网络：IP基础知识总结

小鱼儿 2022-12-15 02:23 241阅读 0赞

# IP的基本认识 #

IP在TCP/IP参考模型中处于第三层，也就是网络层

网络层的主要作用是：**实现主机和主机之间的通信，也叫做点对点通信**

# 问：网络层和数据链路层的关系 #

有的小伙伴分不清 IP（网络层） 和 MAC （数据链路层）之间的区别和关系。

其实很容易区分，在上面我们知道 IP 的作用是主机之间通信用的，**而 MAC 的作用则是实现「直连」的两个设备之间通信，而 IP 则负责在「没有直连」的两个网络之间进行通信传输**。

举个生活的栗子，小林要去一个很远的地方旅行，制定了一个行程表，其间需先后乘坐飞机、地铁、公交车才能抵达目的地，为此小林需要买飞机票，地铁票等。

飞机票和地铁票都是去往特定的地点的，每张票只能够在某一限定区间内移动，此处的「区间内」就如同通信网络中数据链路。

在区间内移动相当于数据链路层，充当区间内两个节点传输的功能，区间内的出发点好比源 MAC 地址，目标地点好比目的 MAC 地址。

整个旅游行程表就相当于网络层，充当远程定位的功能，行程的开始好比源 IP，行程的终点好比目的IP 地址。

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3poaXpoZW5nZ3Vhbg_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center]  
如果小林只有行程表而没有车票，就无法搭乘交通工具到达目的地。相反，如果除了车票而没有行程表，恐怕也很难到达目的地。

因为小林不知道该坐什么车，也不知道该在哪里换乘。因此，只有两者兼备，既有某个区间的车票又有整个旅行的行程表，才能保证到达目的地。与此类似，计算机网络中也需要「数据链路层」和「网络层」这个分层才能实现向最终目标地址的通信。

还有重要一点，旅行途中我们虽然不断变化了交通工具，但是旅行行程的起始地址和目的地址始终都没变。其实，在网络中数据包传输中也是如此，**源IP地址和目标IP地址在传输过程中是不会变化的，只有源 MAC 地址和目标 MAC 一直在变化。**

具体参考： [数据链路层VS网络层][VS]

# IP基础 #

在TCP/IP网络通信时，为了保证能够正常通信，每个设备都需要配置正确的IP地址。否则无法实现正常的通信

IP地址(**ipv4**)由`32`位二进制数来表示。

*  因此IP地址的最大值是 2 3 2 = 4294967296 2^32=4294967296 232=4294967296，即最大允许 43 亿台计算机连接到网络。
 *  实际上，**IP 地址并不是根据主机台数来配置的，而是以网卡**。像服务器、路由器等设备都是有 2 个以上的网卡，也就是它们会有 2 个以上的 IP 地址。
 *  因此，让 43 亿台计算机全部连网其实是不可能的。
 *  IP 地址是由「网络标识」和「主机标识」这两个部分组成的，所以实际能够连接到网络的计算机个数更是少了很多
 *  「网络标识」唯一标记一个局域网
 *  「主机标识」唯一标记局域网中的一台主机
 *  现在的网络设备早就超过了43 亿了，为了解决IP不足的问题，提出了`NAT`技术。 后来，又有了`ipv6`

为了方便记忆，我们采用了点分十进制的标记方式处理IP地址：将32位的IP地址以每8位为组，共分为 4  
组，每组以「`.`」隔开，再将每组转换成十进制  
![在这里插入图片描述][20201015085351306.png_pic_center]

## IP地址的分类\[了解即可，目前已经不用\] ##

我们知道 IP 地址是由「网络标识」和「主机标识」这两个部分组成的，又根据「网络标识」和「主机标识」的位数，我们可以将IP地址大致分为：A类，B类、C类。实际上，IP地址一共分为5类：A类，B类、C类、D类、E类  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3poaXpoZW5nZ3Vhbg_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 1]

> 问：怎么判断是哪类IP地址

![在这里插入图片描述][20201015091216444.png_pic_center]

> 问：A、B、C 分类地址最大主机个数是如何计算的呢？

最大主机个数，就是要看主机号的位数，如 C 类地址的主机号占 8 位，那么 C 类地址的最大主机个数：  
![在这里插入图片描述][20201015085655280.png_pic_center]  
为什么要减 2 呢？  
因为在 IP 地址中，有两个 IP 是特殊的，分别是主机号全为 1 和 全为 0 地址

*  主机号全为 1 指定某个网络下的所有主机，用于广播
 *  主机号全为 0 为本地地址，表示本地网络或主机;

在分配过程中，应该去掉这两种情况。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3poaXpoZW5nZ3Vhbg_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 2]  
从而，可以算出各类IP地址的最大主机数量

对于A，B，C类（A、B、C三类是给互联网用户使用的）  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3poaXpoZW5nZ3Vhbg_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 3]

因为D类和E类地址是没有主机号的，所以不可用于主机IP， D类用来组播(就是多播)的，E类只是试用的。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3poaXpoZW5nZ3Vhbg_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 4]

> 广播地址用于什么？多播地址用于什么？

由于IP分类存在很多缺点

*  同一网络下没有地址层次，比如一个公司里用了 B 类地址，但是可能需要根据生产环境、测试环境、开发环境来划分地址层次，而这种 IP 分类是没有地址层次划分的功能，所以这就缺少地址的灵活性。
 *  A、B、C 类有个尴尬处境，就是不能很好的与现实网络匹配。
    
     *  C 类地址能包含的最大主机数量实在太少了，只有 254 个，估计一个网吧都不够用。
     *  而 B 类地址能包含的最大主机数量又太多了，6 万多台机器放在一个网络下面，一般的企业基本达不到这个规模，闲着的地址就是浪费。

所以现在上面的分类方法已经不用了，为此我们引入了CIDR。

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[VS]: https://blog.csdn.net/zhizhengguan/article/details/109078729
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