概念：IP地址（Internet Protocol Address）是指互联网协议地址。

作用：IP地址是IP协议提供的一种统一的地址格式，它为互联网上的每一个网络和每一台主机分配一个逻辑地址，以此来屏蔽物理地址的差异。

组成：网络号+主机号

网络号：标识网段，保证相互连接的两个网段具有不同的标识

主机号：标识主机，同一网段内，主机之间具有相同的网络号，但必须有不同的主机号；

?保证了每台主机的ip地址都是唯一的！

子网掩码

为了解决IP地址浪费的问题，引入子网掩码来进行子网划分。

格式

子网掩码格式和IP地址一样，也是一个32位的二进制数。其中左边是网络位，用二进制数字“1”表示，1的数目等于网络位的长度；右边是主机位，用二进制数字“0”表示，0的数目等于主机位的长度。

作用

划分子网：可以把A~C类IP地址，再次划分为更小的网络

划分方式：16位网络号+1位子网号+15位主机号（C类）

子网掩码可以基于IP地址，计算得出网络号及主机号

计算网络号：子网掩码与IP地址按位与

计算主机号：子网掩码取反再按位与

判断是否为同一网段：

子网掩码+源主机ip=源网段? ??
字网掩码+目的ip=目的网段? ? ? ? ?

相同即为同一网段，不同即不是

认识MAC地址?

MAC地址，即 Media Access Control Address，用于标识网络设备的硬件物理地址。

ip地址与MAC地址

IP地址描述的是路途总体的起点和终点，是给人使用的网络逻辑地址。
MAC地址描述的是路途上的每一个区间的起点和终点，即每一跳的起点和终点；是给网络硬件设备使用的网络物理地址。

一跳一跳的网络数据传输

上图是从主机B到主机C 的过程

网络节点：主机或路由器

（主机和路由器有ip地址，集线器和交换机没有）

主机：配有IP地址，但是不进行路由控制的设备

路由器：既配有IP地址，又能进行路由控制

网络硬件设备及技术

集线器：

集线器是工作在物理层的网络设备，发送到集线器的任何数据，都只是简单的将数据复制并转发到其他所有端口。

交换机：

内部维护了一个mac地址转换表，用于记录mac地址与端口的映射关系。发送的数据，是使用以上映射关系，通过目的mac找端口，往端口相连主机发数据。如果找不到，就发送广播数据报，由对应主机返回mac地址。

主机

发送数据报时，发送端主机都需要先根据网络分层从上到下封装：

源IP与目的IP标识了整个路途的起点和终点
源MAC与目的MAC标识了每一跳的起点和终点

此时，需要根据发送端主机（源主机）与接收端主机（目的主机）是否在同一网段，来设置下一跳设备：

源主机与目的主机在同一个网段时，下一跳设备就是目的主机
源主机和目的主机不在同一网段时，源主机无法知道目的主机在哪，此时会设置下一跳设备为网关设备（一般是路由器）

主机&路由器：ARP缓存表+ARP寻址

首先，ARP是一个介于数据链路层和网络层之间的协议；ARP协议建立了IP地址与MAC地址的映射关系。

ARP协议：用于通过IP地址找MAC地址

ARP缓存表：主机或路由器，内部维护的一组数据（类似hash表，通过IP找MAC）

在数据链路层，寻找下一跳设备MAC地址的过程，称为APR寻址

主机和路由器中都保存了一张ARP缓存表：通过IP地址可以找到对应的MAC地址。
根据下一跳设备的IP地址，在ARP缓存表中能找到对应的MAC地址，则可以设置目的MAC并发送数据报。
如果找不到，则发送ARP广播数据报：目的MAC为广播地址，询问下一跳设备的MAC地址。

路由器：路由+NAPT

路由器主要有两个作用：

（1）网关

路由器作为网关，可以划分公网和局域网，某些路由器还可以将局域网划分为多个子网（不同网段）

划分局域网多个子网时，可以直接通过ARP寻址找到局域网任意主机。（这里的局域网就是路由器下的多个子网组成的局域网）。
划分公网和局域网时，局域网内主机发送数据报到公网主机时，需要基于NAPT协议，将局域网主机的IP地址和端口号，转换为路由器公网IP和端口号（指路由器中运行的程序的端口）

路由器中具有多个网卡：至少一个公网网卡+多个子网网卡
?

（2）路由

所谓路由，即在复杂的网络结构中，找出一条通往终点的路线，路由器中的路由功能，就类似于规划路线。

NAPT协议

内网ip+port 转换为公网ip+port
?

?冲突域

主机之间通过网络设备（集线器、交换机）的物理端口、网线相连时，两个主机在同一时刻同时发送数据报，如果存在冲突，则该网络范围为一个冲突域（Collision Domain）。冲突域在物理层又称碰撞域。

集线器接收到数据报后，是将数据报简单的复制、转发到其他所有端口，如果有两个数据报要同时转发，就会出现冲突。整个集线器，即集线器的所有端口为一个冲突域。

交换机接收到数据报后，是将数据报转发到对应的一个端口：两个数据报同时转发到不同端口不存在冲突，但同时转发到一个端口就出现冲突。即交换机可以分割冲突域，分割后，一个端口为一个冲突域。

广播域?

广播是指某个网络中的主机同时向网络中其它所有主机发送数据（IP、MAC地址设置为广播地址），这个数据所能传播到的范围即为广播域（Broadcast Domain）。广播域位于数据链路层。

集线器接收到广播数据报，仍是简单的复制、转发到其他所有端口，所以集线器的所有端口为一个广播域。

交换机接收到广播数据报，会转发到其他所有端口；而路由器可以隔离广播域，即广播域不会扩散到路由器以外。