计算机网络--子网掩码、ip地址、mac地址、网关
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IP地址
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ip地址是用于标识网络中每台设备的标识。目前 IPV4 ,用32位表示。IPV6,用128位表示。IP地址=网络地址+主机地址,比如:
计算机的IP地址由两部分组成,一部分为网络标识,一部分为主机标识,同一网段内的计算机网络部分相同,主机部分不同同时重复出现。路由器连接不同网段,负责不同网段之间的数据转发,交换机连接的是同一网段的计算机。通过设置网络地址和主机地址,在互相连接的整个网络中保证每台主机的IP地址不会互相重叠,即IP地址具有了唯一性。
计算机在和其他计算机通信之前,首先要判断目标IP地址和自己的IP地址是否在一个网段,这决定了数据链层的目标MAC地址是目标计算机的还是路由器接口的MAC地址。数据包的目标IP地址决定了数据包最终到达哪一个计算机,而目标MAC地址决定了该数据包下一跳由哪个设备接收,不一定是终点。
ip的分类
A:A类地址保留给*机构,一个A类地址由1字节的网络地址和3字节的主机地址组成,网络地址最高位必须是0,地址范围是1.0.0.1-127.255.255.254,但是127网段被作为环回地址使用,所以可用的A类网络只有126 个,每个网络能容纳 16777216 个主机。A类地址的私有地址为: 10.0.0.0~10.255.255.255,默认子网掩码为 255.0.0.0
B:B类地址分配给中等规模的公司,一个B类IP地址由2字节的网络地址和2字节的主机地址组成,网络地址的最高位必须是10,地址范围是128.0.0.1-191.255.255.254,可用的B类网络有16384 个,每个网络能容纳 65534 个主机。B类地址的私有地址为: 172.16.0.0~172.31.255.255 ,默认子网掩码为 255.255.0.0
C: C类地址分配给任何需要的人,一个C类IP地址由3字节的网络地址和1字节的主机地址组成,网络地址、7的最高位必须是110.地址范围是192.0.0.1-223.255.255.254. C类网络可达 2097152 个,每个网络能容纳254个主机。C类地址的私有地址为:192.168.0.0~192.168.255.255,默认子网掩码为 255.255.255.0
D:D类地址用于组播,第一个字节以1110开始,它是一个专门保留的地址,指向特定的网络,目前这一类地址被用在多点广播中。多点广播地址用来一次寻找一组计算机,它标识共享同一协议的一组计算机,地址范围是 224.0.0.1~239.255.255.254
E:E类地址用于实验,E类地址不分网络地址和主机地址,它的第1字节的前五位固定为11110,地址范围是240.0.0.1~255.255.255.254
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MAC地址
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MAC(Media Access Control或者Medium Access Control)地址,意译为媒体访问控制,或称为物理地址、硬件地址,用来定义网络设备的位置。在OSI模型中,第三层网络层负责 IP地址,第二层数据链路层则负责 MAC地址。因此一个主机会有一个MAC地址,而每个网络位置会有一个专属于它的IP地址。MAC地址是网卡决定的,是固定的,所有设备的MAC地址都是全球唯一的。MAC地址是网卡出厂时设定的,是固定的(但可以通过在设备管理器中或注册表等方式修改,同一网段内的MAC地址必须唯一)。MAC地址采用十六进制数表示,长度是6个字节(48位),分为前24位和后24位。
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网关
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网关(Gateway)又称网间连接器、协议转换器。网关在网络层以上实现网络互连,是最复杂的网络互连设备,仅用于两个高层协议不同的网络互连。网关既可以用于广域网互连,也可以用于局域网互连。 网关是一种充当转换重任的计算机系统或设备。使用在不同的通信协议、数据格式或语言,甚至体系结构完全不同的两种系统之间,网关是一个翻译器。与网桥只是简单地传达信息不同,网关对收到的信息要重新打包,以适应目的系统的需求。
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子网掩码
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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,子网掩码是一个32位地址,用于屏蔽IP地址的一部分以区别网络标识和主机标识,并说明该IP地址是在局域网上,还是在远程网上。例如,A类地址的子网掩码是255.0.0.0,B类地址的子网掩码是255.255.0.0 ,C类地址的子网掩码是255.255.255.0
IP地址是以网络号和主机号来标示网络上的主机的,我们把网络号相同的主机称之为本地网络,网络号不相同的主机称之为远程网络主机,本地网络中的主机可以直接相互通信;远程网络中的主机要相互通信必须通过本地网关(Gateway)来传递转发数据。
子网掩码的概念及作用
①、子网掩码(Subnet Mask)又叫网络掩码、地址掩码,必须结合IP地址一起对应使用。
②、只有通过子网掩码,才能表明一台主机所在的子网与其他子网的关系,使网络正常工作。
③、子网掩码和IP地址做“与”运算,分离出IP地址中的网络地址和主机地址,用于判断该IP地址是在本地网络上,还是在远程网络网上。
④、子网掩码还用于将网络进一步划分为若干子网,以避免主机过多而拥堵或过少而IP浪费。
子网掩码的表示方法
①、点分十进制表示法
二进制转换十进制,每8位用点号隔开
例如:子网掩码二进制11111111.11111111.11111111.00000000,表示为255.255.255.0
②、CIDR斜线记法
IP地址/n
例1:192.168.1.100/24,其子网掩码表示为255.255.255.0,二进制表示为11111111.11111111.11111111.00000000
例2:172.16.198.12/20,其子网掩码表示为255.255.240.0,二进制表示为11111111.11111111.11110000.00000000
不难发现,例1*有24个1,例2*有20个1,所以n是这么来的。运营商ISP常用这样的方法给客户分配IP地址。
为什么要使用子网掩码?
前面说道,子网掩码可以分离出IP地址中的网络地址和主机地址,那为什么要分离呢?因为两台主机要通信,首先要判断是否处于同一网段,即网络地址是否相同。如果相同,那么可以把数据包直接发送到目标主机,否则就需要路由网关将数据包转发送到目的地。
可以这么简单的理解:A主机要与B主机通信,A和B各自的IP地址与A主机的子网掩码进行And与运算,看得出的结果:
1、结果如果相同,则说明这两台主机是处于同一个网段,这样A可以通过ARP广播发现B的MAC地址,B也可以发现A的MAC地址来实现正常通信。
2、如果结果不同,ARP广播会在本地网关终结,这时候A会把发给B的数据包先发给本地网关,网关再根据B主机的IP地址来查询路由表,再将数据包继续传递转发,最终送达到目的地B。
计算机的网关(Gateway)就是到其他网段的出口,也就是路由器接口IP地址。路由器接口使用的IP地址可以是本网段中任何一个地址,不过通常使用该网段的第一个可用的地址或最后一个可用的地址,这是为了尽可能避免和本网段中的主机地址冲突。