IP地址，網絡地址，主機地址，默認網關，DNS詳解（轉）

楔子：

　　以Windows系統中IP地址設置界面爲參考(如圖1)， IP地址, 子網掩碼, 默認網關 和 DNS服務器, 這些都是什麼意思呢？

　　　　

 

　　學習IP地址的相關知識時還會遇到網絡地址,廣播地址,子網等概念,這些又是什麼意思呢 ？

 

                 

一 IP地址

概述

計算機要實現網絡通訊，就必需要有一個用於快速定位的網絡地址。IP地址就是計算機在網絡中的惟一身份ID，與現實世界中快遞的配送須要有具體的住宅地址是一個道理。

ip地址以圓點分隔號的四個十進制數字表示，每一個數字從0到255，如某一臺主機的ip地址爲：128.20.4.1

　　IP地址的組成

IP地址 = 網絡地址 + 主機地址(又稱：主機號和網絡號組成)

想一想，爲何會有行政區劃的劃定（國家、省市區、街道等），爲了更加高效的進行管理、定位；

相同的，咱們一般將網絡也能夠分爲不少的子網絡，每一個子網絡有本身的網絡地址，每一個子網絡由不少的計算機組成（固然也能夠包含另一個子網絡）。

咱們要找到指定的IP地址，只要先找到指定的網絡地址，而後再該網絡內找到對應的主機地址便可。

 

　　　　 IP地址是一個 4 * 8bit（1字節）由 0/1 組成的數字串（IP4協議）

以文章開通 win7 截圖中 的 IP地址 192.168.1.168, 子網掩碼 255.255.255.0(下文有詳解) 爲例,  這個地址中包含了不少含義:

　　　　　　192.168.100.168（IP地址） = 192.168.1.0 (網絡地址) + 0.0.0.168（主機地址）

 

　　網絡地址、主機地址是怎麼計算出來的呢？咱們須要先簡單學習下子網掩碼
　

二 子網掩碼(subnet mask)

　　IP中的網絡地址和主機地址各是多少位表示呢？若是不指定，就不知道哪些位是網絡號、哪些是主機號，這就須要經過子網掩碼來實現。

　　概述

　　子網掩碼又叫網絡掩碼、地址掩碼、子網絡遮罩，是一個 4 * 8bit（1字節）由 0/1 組成的數字串。

　　它的做用是屏蔽（遮住）IP地址的一部分以劃分紅網絡地址和主機地址兩部分，並說明該IP地址是在局域網上，仍是在遠程網上。

　　經過子網掩碼，能夠把網絡劃分紅子網，即VLSM（可變長子網掩碼），也能夠把小的網絡歸併成大的網絡即超網。

　　子網掩碼不能單獨存在，它必須結合IP地址一塊兒使用。

 

　　子網掩碼的規則

　　　　長度 爲 4 * 8bit（1字節），由 連續的1 以及 連續的0 兩部分組成，

　　　　　　 例如：11111111.11111111.11111111.00000000，對應十進制：255.255.255.0

　　假設，局域網中 計算機A 的IP地址爲 192.168.1.1，子網掩碼爲 255.255.255.0， 以下圖所示：

　　

網絡地址: IP 地址中被 連續的1 遮住的部分，即 11000000.10101000.00000001.00000000, 對應的網絡地址：192.168.1.0

主機地址: IP 地址中被 連續的0 遮住的部分，即 00000000.00000000.00000000.00000001, 對應的網絡地址：0.0.0.1

排除 該網絡 兩個特殊地址：

　　廣播地址：192.168.1.255　　（主機號全爲11111111）（廣播機制及類型見：http://baike.baidu.com/view/473043.htm）

　　網絡地址：192.168.1.0 　　　（主機號全爲00000000）

該子網最大的主機數：2的8次方 256 - 2

 

　　其餘信息：

　　　　A類地址來講，默認的子網掩碼是255.0.0.0；對於B類地址來講默認的子網掩碼是255.255.0.0；對於C類地址來講默認的子網掩碼是255.255.255.0。

                         

三 經過子網掩碼計算網絡地址

計算方法

計算過程是這樣的:

　　1. 將IP地址和子網掩碼都換算成二進制；

　　2. 將二者進行 "與運算"，獲得網絡地址。

　　　　計算過程：上下對齊,  1位1位的算, 1與1=1 , 其他組合都爲0 

　　　　　　　　　　1 0 1 0

　　　　　與運算　　1 0 1 1

　　　　　-------------------

　　　　　結果　　　1 0 1 0　

　　　　　　
假設 IP地址爲 192.168.1.168，子網掩碼爲 255.255.255.0， 則網絡地址換算步驟以下: 

　　1)將IP地址和子網掩碼分別換算成二進制 　　

　　　　192.168.1.168 換算成二進制爲 11000000.10101000.00000001.10101000
　　　　255.255.255.0 換算成二進制爲 11111111.11111111.11111111.00000000 
　　

　　2)將兩者進行與運算 

　　　　　　　　　11000000.10101000.00000001.10101000 

　　　　與運算　　11111111·11111111·11111111·00000000 

　　　　　　　　----------------------------------------------------------------------------

　　　　　　　　　結果　　 11000000.10101000.00000001.00000000

　　3) 將運算結果換算成十進制： 192.168.1.0

 

當即實踐

以用網線直接將兩臺計算機連起來爲例：

　　

下面是幾種IP地址設置, 看看在不一樣設置下網絡是通仍是不通. 

 

實驗 編號	1號機器	2號機器	網絡連通
IP地址	子網掩碼	網絡地址	IP地址	子網掩碼	網絡地址
1	192.168.0.1	255.255.255.0	192.168.0.0	192.168.0.200	255.255.255.0	192.168.0.0	Y
2	192.168.0.1	255.255.255.0	192.168.0.0	192.168.1.200	255.255.255.0	192.168.1.0	N
3	192.168.0.1	255.255.255.192	192.168.0.0	192.168.0.200	255.255.255.0	192.168.0.192	N

 

說明：第1種狀況能通是由於這兩臺計算機處在同一網絡192.168.0.0, 因此能通,而2,3種狀況下兩臺計算機處在不一樣的網絡,因此不通. 

網絡地址的計算過程同上，再也不贅述。

 

結論:

　　用網線直接鏈接 或 經過 HUB（集線器）、普通交換機連接的計算機必須處於同一網絡(網絡地址) 而且主機地址必須不同 才能通訊。

　　注意：同一網絡不是指物理鏈接，而是指網絡地址.

　　舉個例子，兩臺計算機連接到相同路由器（簡單理解爲同一個鏈路），若是他們設置的網絡地址不一致，則他們也是不能通訊的。

 

　　擴展：IP網段表示法

　　　　舉例說明：192.168.0.0/24

　　　　192.168.0.0: 網絡地址

　　　　24: 表示子網掩碼二進制表示法中，連續的 1 的 個數，這裏爲：11111111·11111111·11111111·00000000，即 255.255.255.0

  

四. 默認網關（地址）

什麼是網關？

　　（能夠聯想下海關？什麼是海關？）

　　鏈接兩個不一樣的網絡的設備均可以叫網關設備；網關的做用就是實現兩個網絡之間進行通信與控制。

　　網關設備能夠是 交互機（三層及以上才能跨網絡）、路由器、啓用了路由協議的服務器、代理服務器、防火牆等

網關地址就是網關設備的IP地址。

 

　　假設咱們有兩個網絡：

　　網絡A的IP地址範圍爲「192.168.1.1~192.168.1.254」，子網掩碼爲255.255.255.0

　　網絡B的IP地址範圍爲「192.168.2.1~192.168.2.254」，子網掩碼爲255.255.255.0

要實現這兩個網絡之間的通訊，則必須經過網關。

若是網絡A中的主機發現數據包的目的主機不在本地網絡中，就把數據包轉發給它本身的網關，再由網關轉發給網絡B的網關，網絡B的網關再轉發給網絡B的某個主機（如附圖所示）。網絡A向網絡B轉發數據包的過程。

　　　

　　　　只有設置好網關的IP地址，TCP/IP協議才能實現不一樣網絡之間的相互通訊。

 

默認網關 

一臺主機能夠有多個網關。默認網關的意思是一臺主機若是找不到可用的網關，就把數據包發給默認指定的網關，由這個網關來處理數據包。如今主機使用的網關，通常指的是默認網關。

 

擴展：自動設置默認網關

自動設置就是利用DHCP（Dynamic Host Configuration Protocol, 動態主機配置協議）服務器來自動給網絡中的計算機分配IP地址、子網掩碼和默認網關 。

一旦網絡的默認網關發生了變化時，只要更改了DHCP服務器中默認網關的設置，那麼網絡中全部的計算機均得到了新的默認網關的IP地址。這種方法適用於網絡規模較大、TCP/IP參數有可能變更的網絡。

另一種自動得到網關的辦法是經過安裝代理服務器軟件（如MS Proxy）的客戶端程序來自動得到，其原理和方法和DHCP有類似之處。

 　　　　

　　擴展說明

　　問：在網上看到一些人提問：鏈接到相同（二層）交換機或集線器上的計算機，若是設置不一樣的網絡地址，爲何不能通訊。

　　答：

　　　　在 TCP/IP 協議中，網絡層（經過IP地址識別通訊方）封包完成交給下一層數據鏈路層（經過MAC地址識別通訊方）時，須要經過 ARP 廣播 獲取目標 IP 對應的 MAC 地址。

　　但由於 ARP 報文只能在相同網絡地址內廣播，若是目標計算機與源計算機處於不一樣網絡，則沒法進行響應，所以源計算機沒法完成鏈路層數據的封裝。

　　ARP 協議相關信息可見 這裏。

 

五. DNS服務器

　　域名與DNS

　　咱們訪問一個網站的時候，每每使用的是域名（相對IP來講更加語義清晰、更加容易記憶，例如 www.baidu.com)。

　　域名是由一串用點分隔的名字組成的，一般包含組織名，並且始終包括兩到三個字母的後綴，以指明組織的類型或該域所在的國家或地區。

　　然而計算機之間的通訊網絡通訊是經過IP進行的， 所以須要將域名解析爲對應的IP，DNS就是進行域名解析的服務器。

DNS 維護着 域名(domain name)和IP地址 (IP address)的對照表表，以解析消息的域名。

 

　　DNS 查詢的過程以下圖所示

 

DNS 維護着 域名(domain name)和IP地址 (IP address)的對照表表，以解析消息的域名。

一、在瀏覽器中輸入www.qq.com域名，操做系統會先檢查本身本地的hosts文件是否有這個網址映射關係，若是有，就先調用這個IP地址映射，完成域名解析。 

二、若是hosts裏沒有這個域名的映射，則查找本地DNS解析器緩存，是否有這個網址映射關係，若是有，直接返回，完成域名解析。

三、若是hosts與本地DNS解析器緩存都沒有相應的網址映射關係，首先會找TCP/ip參數中設置的首選DNS服務器，在此咱們叫它本地DNS服務器，此服務器收到查詢時，若是要查詢的域名，包含在本地配置區域資源中，則返回解析結果給客戶機，完成域名解析，此解析具備權威性。 

四、若是要查詢的域名，不禁本地DNS服務器區域解析，但該服務器已緩存了此網址映射關係，則調用這個IP地址映射，完成域名解析，此解析不具備權威性。 

五、若是本地DNS服務器本地區域文件與緩存解析都失效，則根據本地DNS服務器的設置（是否設置轉發器）進行查詢，若是未用轉發模式，本地DNS就把請求發至13臺根DNS，根DNS服務器收到請求後會判斷這個域名(.com)是誰來受權管理，並會返回一個負責該頂級域名服務器的一個IP。本地DNS服務器收到IP信息後，將會聯繫負責.com域的這臺服務器。這臺負責.com域的服務器收到請求後，若是本身沒法解析，它就會找一個管理.com域的下一級DNS服務器地址(qq.com)給本地DNS服務器。當本地DNS服務器收到這個地址後，就會找qq.com域服務器，重複上面的動做，進行查詢，直至找到www.qq.com主機。 

六、若是用的是轉發模式，此DNS服務器就會把請求轉發至上一級DNS服務器，由上一級服務器進行解析，上一級服務器若是不能解析，或找根DNS或把轉請求轉至上上級，以此循環。不論是本地DNS服務器用是是轉發，仍是根提示，最後都是把結果返回給本地DNS服務器，由此DNS服務器再返回給客戶機。

 

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