互聯網測試人員該知道的網絡小知識

時間 2020-02-01

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當今社會家庭生活，職場工做都離不開電腦。咱們須要電腦，可是僅僅咱們本身一臺電腦是沒法知足我哦們的生活與工做需求的，經過網線咱們能夠把不少臺電腦鏈接起來，在辦公室能夠訪問一個公司局域網，也能夠訪問全球因特網網站，在家裏咱們也能夠訪問公司的網絡，也能夠問全球因特網網站，這都是歸功於互聯網網絡技術。linux

今天咱們就來聊聊網絡技術的一些基礎知識。數組

1. MAC（Media Access Control，介質訪問控制）地址，或稱爲物理地址，也叫硬件地址，用來定義網絡設備的位置，MAC地址是網卡出廠時設定的，是固定的（但能夠經過在設備管理器中或註冊表等方式修改，同一網段內的MAC地址必須惟一）。MAC地址採用十六進制數表示，長度是6個字節（48位），分爲前24位和後24位。網絡

a、MAC地址分類oop

1）單播 MAC 地址是指第一個字節的最低位是 0 的 MAC 地址。(經常使用於手機，電腦，路由器，交換機)，你看看你的電腦是否是？學習

2）組播 MAC 地址是指第一個字節的最低位是 1 的 MAC 地址。（經常使用於 iPTV電視等）
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3）廣播 MAC 地址是指每一個比特都是 1 的 MAC 地址。廣播 MAC 地址是組播 MAC 地址的一個特例。網站

b、MAC 地址舉例

c、 MAC 地址也能夠用於網站訪問流量權限控制。（綁定某個mac地址的電腦訪問網站）url

2. IP地址（Internet Protocol Address），縮寫爲IP Adress，是一種在Internet上的給主機統一編址的地址格式，也稱爲網絡協議（IP協議）地址。它爲互聯網上的每個網絡和每一臺主機分配一個邏輯地址。IP協議目前有兩個版本IPv4 與 IPv6 ，目前IPv6接觸不多。咱們瞭解咱們目前經常使用的IPv4就算了。 spa

a、IP地址的分類，IP地址分A、B、C、D、E五類，其中A、B、C這三類是比較經常使用的IP地址，D、E類爲特殊地址。計算機網絡

①、A類地址

A類地址第1字節爲網絡地址（最高位固定是0），另外3個字節爲主機地址。
A類地址範圍：1.0.0.0 - 126.255.255.255，其中0和127做爲特殊地址。
A類網絡默認子網掩碼爲255.0.0.0，也可寫做/8。
A類網絡最大主機數量是256×256×256-2=166777214（減去1個主機位爲0的網絡地址和1個廣播地址）

在計算機網絡中，主機ID所有爲0的地址爲網絡地址，而主機ID所有爲1的地址爲廣播地址，這2個地址是不能分配給主機用的。

②、B類地址

B類地址第1字節（最高位固定是10）和第2字節爲網絡地址，另外2個字節爲主機地址。
B類地址範圍：128.0.0.0 - 191.255.255.255。
B類網絡默認子網掩碼爲255.255.0.0，也可寫做/16。
B類網絡最大主機數量256×256-2=65534。

③、C類地址

C類地址第1字節（最高位固定是110）、第2字節和第3個字節，另外1個字節爲主機地址。
C類地址範圍：192.0.0.0 - 223.255.255.255。
C類網絡默認子網掩碼爲255.255.255.0，也可寫做/24。
C類網絡最大主機數量256-2=254。

④、D類地址

D類地址不分網絡地址和主機地址，它的第1個字節的最高位固定是1110。
D類地址用於組播（也稱爲多播）的地址，無子網掩碼。
D類地址範圍：224.0.0.0 - 239.255.255.255。

⑤、E類地址

E類地址也不分網絡地址和主機地址，它的第1個字節的最高位固定是11110。
E類地址範圍：240.0.0.0 - 255.255.255.255。
其中240.0.0.0-255.255.255.254做爲保留地址，主要用於Internet試驗和開發，255.255.255.255做爲廣播地址。

b、IP地址總結學習思惟導圖以下：

b、保留的特殊IP地址

如下這些特殊IP地址都是不能分配給主機用的地址：

主機ID全爲0的地址：特指某個網段，好比：192.168.10.0 255.255.255.0，指192.168.10.0網段。
主機ID全爲1的地址：特指該網段的所有主機，好比：192.168.10.255，若是你的計算機發送數據包使用主機ID全是1的IP地址，數據鏈層地址用廣播地址FF-FF-FF-FF-FF-FF。
127.0.0.1：是本地環回地址，指本機地址，通常用來測試使用。回送地址(127.x.x.x)是本機回送地址(Loopback Address)，即主機IP堆棧內部的IP地址。
169.254.0.0：169.254.0.0-169.254.255.255其實是自動私有IP地址。
0.0.0.0：若是計算機的IP地址和網絡中的其餘計算機地址衝突，使用ipconfig命令看到的就是0.0.0.0，子網掩碼也是0.0.0.0。

保留的特殊IP地址思惟導圖以下：

c、公網和私網IP地址

公網IP地址
公有地址分配和管理由Inter NIC（Internet Network Information Center 因特網信息中心）負責。各級ISP使用的公網地址都須要向Inter NIC提出申請，有Inter NIC統一發放，這樣就能確保地址塊不衝突。

私網IP地址
建立IP尋址方案的人也建立了私網IP地址。這些地址能夠被用於私有網絡，在Internet沒有這些IP地址，Internet上的路由器也沒有到私有網絡的路由表。

A類：10.0.0.0 255.0.0.0，保留了1個A類網絡。
B類：172.16.0.0 255.255.0.0～172.31.0.0 255.255.0.0，保留了16個B類網絡。
C類：192.168.0.0 255.255.255.0～192.168.255.0 255.255.255.0，保留了256個C類網絡。

PS：私網地址訪問Internet須要作NAT或PAT網絡地址轉換

公網和私網IP地址思惟導圖以下：

d 、經常使用C類IP地址詳解

如下是咱們window系統電腦的IP設置。

1）、IP地址格式和表示

在計算機二進制中，1個字節 = 8位 = 8bit（比特）

①IP地址格式和表示

IP地址(IPv4)由32位二進制數組成，分爲4段（4個字節），每一段爲8位二進制數（1個字節）
每一段8位二進制，中間使用英文的標點符號「.」隔開

計算機其實是隻識別二進制的ip地址的，因爲二進制數太長，爲了便於記憶和識別，把每一段8位二進制數轉成十進制，大小爲0至255.
IP地址的這種表示法叫作「點分十進制表示法」。
IP地址表示爲：xxx.xxx.xxx.xxx
舉個例子：192.168.31.101 就是一個IP地址的表示。

②理解2的指數冪

2的冪也稱爲2的指數，還能夠稱爲2的次方，如2的2次方、2的3次方等等，任何數的0次方都等於1。
在IP地址中，0次方到7次方恰好爲8位，這對於IP地址二進制轉換爲十進制很是方便。
舉個栗子：11010010 = 1×2^7+1×2^6+0×2^5+1×2^4+0×2^3+0×2^2+1×2^1+0×2^0 = 128+64+0+16+0+0+2+0 = 210

咱們須要記住上圖的2的冪的結果，不須要死記硬背，這個是有技巧的，從上圖來看，很容易發現，因爲是2的冪，全部相鄰的冪的先後都是相差2倍，因此只要知道其中一個冪值，就知道相鄰的冪的值。

舉個例子，我本身的電腦ip：

十進制： 192.168.31.101

二進制（計算機其實是隻識別二進制的ip地址）： 11000000.10101000.000011111.01100101

2）IP地址的組成

IP地址=網絡地址+主機地址，好比

計算機的IP地址由兩部分組成，一部分爲網絡標識，一部分爲主機標識，同一網段內的計算機網絡部分相同，主機部分不一樣同時重複出現。路由器鏈接不一樣網段，負責不一樣網段之間的數據轉發，交換機鏈接的是同一網段的計算機。經過設置網絡地址和主機地址，在互相鏈接的整個網絡中保證每臺主機的IP地址不會互相重疊，即IP地址具備了惟一性。

3）IP地址與MAC地址區別

長度不一樣：IP地址爲32位（二進制），MAC地址爲48位（十六進制）。
分配依據不一樣：IP地址的分配是基於網絡拓撲，MAC地址的分配是基於製造商。（華爲設備，Apple，Intel）
尋址協議層不一樣：IP地址應用於OSI第三層（網絡層），而MAC地址應用在OSI第二層（數據鏈路層）。

4）IP地址與MAC地址的做用和關係

IP和MAC二者之間分工明確，默契合做，完成通訊過程。在數據通訊時，IP地址專一於網絡層，網絡層設備（如路由器）根據IP地址，將數據包從一個網絡傳遞轉發到另一個網絡上；而MAC地址專一於數據鏈路層，數據鏈路層設備（如交換機）根據MAC地址，將一個數據幀從一個節點傳送到相同鏈路的另外一個節點上。IP和MAC地址這種映射關係由ARP（Address Resolution Protocol，地址解析協議）協議完成，ARP根據目的IP地址，找到中間節點的MAC地址，經過中間節點傳送，從而最終到達目的網絡。

計算機在和其餘計算機通訊以前，首先要判斷目標IP地址和本身的IP地址是否在一個網段，這決定了數據鏈層的目標MAC地址是目標計算機的仍是路由器接口的MAC地址。數據包的目標IP地址決定了數據包最終到達哪個計算機，而目標MAC地址決定了該數據包下一跳由哪一個設備接收，不必定是終點。

3.子網掩碼，IP地址是以網絡號和主機號來標示網絡上的主機的，咱們把網絡號相同的主機稱之爲本地網絡，網絡號不相同的主機稱之爲遠程網絡主機，本地網絡中的主機能夠直接相互通訊；遠程網絡中的主機要相互通訊必須經過本地網關（Gateway）來傳遞轉發數據。

1）子網掩碼的概念及做用

①、子網掩碼（Subnet Mask）又叫網絡掩碼、地址掩碼，必須結合IP地址一塊兒對應使用。
②、只有經過子網掩碼，才能代表一臺主機所在的子網與其餘子網的關係，使網絡正常工做。
③、子網掩碼和IP地址作「與」運算，分離出IP地址中的網絡地址和主機地址，用於判斷該IP地址是在本地網絡上，仍是在遠程網絡網上。
④、子網掩碼還用於將網絡進一步劃分爲若干子網，以免主機過多而擁堵或過少而IP浪費。

2）子網掩碼的組成

①、同IP地址同樣，子網掩碼是由長度爲32位二進制數組成的一個地址。
②、子網掩碼32位與IP地址32位相對應，IP地址若是某位是網絡地址，則子網掩碼爲1，不然爲0。
③、舉個栗子：如：11111111.11111111.11111111.00000000

注：左邊連續的1的個數表明網絡號的長度，（使用時必須是連續的，理論上也能夠不連續），右邊連續的0的個數表明主機號的長度。

三、子網掩碼的表示方法

①、點分十進制表示法
二進制轉換十進制，每8位用點號隔開
例如：子網掩碼二進制11111111.11111111.11111111.00000000，表示爲255.255.255.0

②、CIDR斜線記法
IP地址/n
例1：192.168.1.100/24，其子網掩碼錶示爲255.255.255.0，二進制表示爲11111111.11111111.11111111.00000000
例2：172.16.198.12/20，其子網掩碼錶示爲255.255.240.0，二進制表示爲11111111.11111111.11110000.00000000
不難發現，例1中共有24個１，例2中共有20個１，因此n是這麼來的。運營商ISP經常使用這樣的方法給客戶分配IP地址。

注：n爲1到32的數字，表示子網掩碼中網絡號的長度，經過n的個數肯定子網的主機數=2^(32-n)-2（-2的緣由：主機位全爲0時表示本網絡的網絡地址，主機位全爲1時表示本網絡的廣播地址，這是兩個特殊地址）。

4）爲何要使用子網掩碼？

前面說道，子網掩碼能夠分離出IP地址中的網絡地址和主機地址，那爲何要分離呢？由於兩臺主機要通訊，首先要判斷是否處於同一網段，即網絡地址是否相同。若是相同，那麼能夠把數據包直接發送到目標主機，不然就須要路由網關將數據包轉發送到目的地。

能夠這麼簡單的理解：A主機要與B主機通訊，A和B各自的IP地址與A主機的子網掩碼進行And與運算，看得出的結果：

一、結果若是相同，則說明這兩臺主機是處於同一個網段，這樣A能夠經過ARP廣播發現B的MAC地址，B也能夠發現A的MAC地址來實現正常通訊。

二、若是結果不一樣，ARP廣播會在本地網關終結，這時候A會把發給B的數據包先發給本地網關，網關再根據B主機的IP地址來查詢路由表，再將數據包繼續傳遞轉發，最終送達到目的地B。

計算機的網關（Gateway）就是到其餘網段的出口，也就是路由器接口IP地址。路由器接口使用的IP地址能夠是本網段中任何一個地址，不過一般使用該網段的第一個可用的地址或最後一個可用的地址，這是爲了儘量避免和本網段中的主機地址衝突。

在以下拓撲圖示例中，A與B，C與D，均可以直接相互通訊（都是屬於各自同一網段，不用通過路由器），可是A與C，A與D，B與C，B與D它們之間不屬於同一網段，因此它們通訊是要通過本地網關，而後路由器根據對方IP地址，在路由表中查找剛好有匹配到對方IP地址的直連路由，因而從另外一邊網關接口轉發出去實現互連。

5）子網掩碼的分類

①、缺省子網掩碼

也叫默認子網掩碼，即未劃分子網，對應的網絡號的位都置 1 ，主機號都置 0 。

未作子網劃分的IP地址：網絡號＋主機號

A類網絡缺省子網掩碼： 255.0.0.0，用CIDR表示爲/8

B類網絡缺省子網掩碼： 255.255.0.0，用CIDR表示爲/16

C類網絡缺省子網掩碼： 255.255.255.0，用CIDR表示爲/24

②、自定義子網掩碼

將一個網絡劃分子網後，把本來的主機號位置的一部分給了子網號，餘下的纔是給了子網的主機號。其形式以下：

作子網劃分後的IP地址：網絡號＋子網號＋子網主機號

舉個栗子：

如：192.168.1.100/25，其子網掩碼錶示：255.255.255.128

意思就是將192.168.1.0這個網段的主機位的最高1位劃分爲了子網。關於子網劃分將在下篇文章講到，這裏不在闡述。

6）子網掩碼和IP地址的關係

子網掩碼是用來判斷任意兩臺主機的IP地址是否屬於同一網絡的依據，就是拿雙方主機的IP地址和本身主機的子網掩碼作與運算，如結果爲同一網絡，就能夠直接通訊。

And按位與運算：
與運算是計算機中一種基本的邏輯運算方式，符號表示爲&，也能夠表示爲 and。
參加運算的兩個數據，按二進制位進行「與」運算。
運算規則：0&0=0；0&1=0；1&0=0；1&1=1；
即：兩位同時爲「1」，結果才爲「1」，不然爲0

如何根據IP地址和子網掩碼，計算網絡地址：

①、將IP地址與子網掩碼轉換成二進制數。
②、將二進制形式的 IP 地址與子網掩碼作「與」運算。
③、將得出的結果轉化爲十進制，便獲得網絡地址。
以下圖：

網絡地址計算小技巧：IP地址和子網掩碼作與運算，把IP地址的主機位直接歸0，就快速獲得網絡地址。因此只要一看到IP地址和子網掩碼，就能立刻確認網絡地址。

4. 測試網絡經常使用的小命令：

ping 命令用法以下：

注意, 此處 ping 的是域名，不是url，域名能夠經過DNS解析成IP地址
ping命令的功能

（1）能驗證網絡的連通性
（2）會統計響應時間和TTL(IP包中的Time To Live，生存週期)
那麼如何驗證的呢？
（1）ping命令會先發送一個 ICMP Echo Request給對端
（2）對端接收到以後, 會返回一個ICMP Echo Reply
（3）若沒有返回，就是超時了，會認爲指定的網絡地址不存在。

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