[网络协议]IP基础（2）

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.

子网掩码为FF FF FF 00

例2.

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。