【揭秘网络传输】向北京的小王寄信，让我一次搞懂IP地址、子网掩码、路由器和端口号!-优快云博客

回答：我的信件如何通过网络传到小王手里？（问答式）

------ 一次搞懂IP地址、子网掩码、路由器和端口号的终极奥义！ by yzyzyzyyzy

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- - 回答：我的信件如何通过网络传到小王手里？（问答式）

说明：
本文档的理解是基于我与AI的交流而得出，交流过后对网络传输有了更深层次理解，如有出错请指出！
本人喜欢运用比喻的手法，通俗易懂地理解抽象概念，欢迎大家给出更好的理解！
本片内容有点干，但仔细揣摩还是挺有趣的，建议先点赞收藏！

当你有一天要给你的朋友小王写信，这封信件的必须具备：纸张内容、寄件地址和收件地址

就像你在网络中传输一份数据给目的地必须要有源地址和目标地址

首先我们思考一下：现实的地址层级按照国家的行政体系，划分成中央 -> 省 -> 市 -> 区 -> 街道 -> 门牌号。网络地址用ip地址代表，ip地址也有网络号

为什么要这样层次化规定地址（国家-省-市-街道-门牌号）呢？

或

网络地址为什么要划分网络号呢？

想象一下，如果全世界所有的建筑都没有"国家-省-市-街道"的层次，只有一个全球唯一的"建筑编号"，比如"建筑第8848号"。

扁平化寻址（只有建筑编号）：
- 邮递员需要记住全球几十亿个建筑的具体位置。
- 每当有新建筑建成，全球所有的邮递员都需要更新他们的"全球建筑地图"。
- 这是不可能完成的任务。
层次化寻址（国家-省-市-街道-门牌号）：
- 邮递员只需要关注层次。
- 我的信件要从"中国-广东省-佛山市-禅城区-科汇路-101号"寄给"中国-北京市-海淀区-人民路-100号"的小王手上：
  1. 位于科汇路101号的我要交给管理我这个地址的最小分拣中心—禅城分拣中心
  2. 但是禅城区分拣中心只认识它管理的街道，但凡看到不是禅城区内的信件，全部往上一级—佛山市分拣中心
  3. 佛山市分拣中心也只认识它管辖的行政区，但凡看到不是佛山市内的信件，全部往上一级—广东省分拣中心
  4. 广东省分拣中心只认识它的管辖市，不是广东省内的信件，但是它认识它的兄弟省—北京市，直接送往北京分拣中心
  5. 最后抵达北京市再一层层送下来

IP地址中的网络号，就相当于"中国-北京市-海淀区"这部分。主机号就相当于"人民路-100号"。

互联网路由器的工作原理和邮递员一模一样。

没有网络号：洛杉矶的一台路由器需要知道全球数十亿台设备（手机、电脑、服务器）各自的具体位置。它的路由表会大到无法存储，查询速度也会慢到无法使用。
有网络号：
- 洛杉矶路由器只需要知道：要去 203.0.113.0/24 这个网络，下一跳应该发给东京路由器。根据前面这个网络号，路由器知道要往哪一个路由器跳
- 它不关心这个网络里具体是 203.0.113.1 还是 203.0.113.100。它把所有去往这个"小区"的包裹，都统一扔给下一个"分拣中心"。
- 这极大地减少了全球路由表的大小，让互联网得以快速、高效地扩展。

路由器就像各个地方的分拣中心一样，将下面成千上万的具体地址划分成各个区域，路由器只需记住划分好的区域就好了（知道下级有谁），减少了路由表的大小，让互联网得以快速、高效地扩展。

那地址是怎样分配的呢？现实的地址层级由按照国家来划分：中央 -> 省 -> 市 -> 区 -> 街道 -> 门牌号

网络上的ip地址是怎样划分呢？谁来划分？

全球IPV4的划分：

ICANN/IANA（总仓库管理员）分大块 -->

RIRs（区域总代理）将大块分中块 -->

LIRs/ISPs（省级经销商）将中块分小块 -->

ICANN / IANA将整个IPv4地址空间（约42.9亿个地址）划分成几个 /8 的地址块（网络位为前8），分配给全球5个RIR**（区域互联网注册管理机构）**

一个 /8 块包含约1677万个IP地址（2的24次方）

简称	中文名称	负责区域
APNIC	亚太互联网络信息中心	亚洲、太平洋地区
ARIN	美国互联网号码注册机构	北美地区（美国、加拿大等）、部分加勒海地区
RIPE NCC	RIPE网络协调中心	欧洲、俄罗斯、中东、中亚
LACNIC	拉丁美洲及加勒比海地区互联网地址注册机构	拉丁美洲、加勒比海地区
AFRINIC	非洲网络信息中心	非洲地区

例如：

58.0.0.0/8 这个超级大块（包含 58.0.0.1 到 58.255.255.254 的所有地址）分配给 APNIC（亚太网络信息中心），由APNIC负责整个亚太地区的分配。

RIRs将从IANA拿到的大块地址，切割成 /12, /16, /19 等大小的地址块，分配给其区域内的各大 LIR / ISP**（互联网服务提供商）**（如中国电信）或大型机构（如腾讯）

例如：

APNIC 从它管理的 58.0.0.0/8 中，切出一块 58.32.0.0/13（包含8个 /16 的地址，约52万个IP）分配给 中国电信。

再切出一块 58.240.0.0/16（包含6万5千多个IP）分配给腾讯这样的大型企业。

ISP将从RIR获得的中等地址块，进一步切割成非常小的块，甚至单个IP，分配给最终用户。

给家庭/个人用户：通常只分配1个动态公网IP（由于IPv4地址枯竭，现在很多家庭用户甚至没有独立的公网IP，而是处于运营商的大内网中）。

给中小企业：可能会分配一个小的地址块，如 /29（包含8个地址，其中5-6个可用）或 /28（包含16个地址，其中13-14个可用）。

给大型企业客户：可能会分配 /24（包含256个地址，其中254个可用）或更大的块。

补充：

由于全球IPv4地址早已分配完毕，现在这个体系面临巨大挑战。解决方案是：