认识IP和网络模型

1. IP

1.1 基本概念

1. IP地址是Internet中主机的标识

2. Internet中的主机要与别的机器通信必须具有一个IP地址

3. IP地址为32位（IPv4）或者128位（IPv6）

NAT：公网转私网、私网转公网

4. IPV4表示形式：常用点分十进制形式，如202.38.64.10，最后都会转换为一个32位的无符号整数。

NAT设备（网络地址转换）

● 功能：NAT设备的主要功能是将内部私有IP地址转换为公共IP地址，或反向操作，以便在局域网和外部网络（如互联网）之间进行通信。

● 工作原理：

当局域网内的设备访问互联网时，NAT设备记录设备的内部IP地址和源端口，并用公共IP地址替换。

响应的流量也会经过NAT设备，NAT通过记录的映射关系将数据包发送回正确的内部设备。

● 作用对象：NAT设备用于管理与外部网络（如互联网）的通信，通常作为路由器的一部分。

DHCP服务器（动态主机配置协议）

● 功能：DHCP服务器的主要任务是自动分配IP地址、子网掩码、默认网关和DNS服务器ip等网络配置给网络中的设备（客户端），简化网络管理。

● 工作原理：

当一个设备（如电脑或手机）首次连接到网络时，它会发送一个DHCP请求。

DHCP服务器接收到请求后，从预设的IP地址池中分配一个可用的IP地址，并返回给客户端。

● 作用对象：DHCP服务器专注于局域网内部的IP地址管理。

1.2 网络号/主机号(二级划分)

IP地址 = 网络号+主机号

网络号：表示是否在一个网段内（局域网）

主机号：标识在本网段内的ID，同一局域网不能重复

1.3 IP地址分类

整体分类

A类：(0.0.0.0-127.255.255.255)（默认子网掩码：255.0.0.0）

第一个字节为网络号，后三个字节为主机号(一个字节占8位)。该类IP地址的最前面为“0”，因为网络号是8位,所以地址的网络号取值于 0~127之间(0000 0000)(0111 1111)。

一般用于大型网络,主机号取值在0 - 2 ^24之间. 127.0.0.1：本机回环地址

B类：(128.0.0.0-191.255.255.255)（默认子网掩码：255.255.0.0）

前两个字节为网络号，后两个字节为主机号。该类IP地址的最前面为“10”，所以地址的网络号取值于128~191之间。

一般用于中等规模网络。

C类：(192.0.0.0-223.255.255.255)（子网掩码：255.255.255.0）

前三个字节为网络号，最后一个字节为主机号。该类IP地址的最前面为“110”，所以地址的网络号取值于192~223之间。

一般用于小型网络(一般教室使用的是C类)。

D类：(224.0.0.0- 239.255.255.255)是多播地址。

该类IP地址的最前面为“1110”，所以地址的范围取值于224~239之间。

一般用于组播用户，组播通信。

E类：是保留地址。该类IP地址的最前面为“1111”，所以地址的取值于240~247之间。

一般是一些保密单位用得到，平时基本不会用到

A类：1.0.0.1~126.255.255.254

B类：128.0.0.1~~191.255.255.254

C类：192.0.0.1~~223.255.255.254

D类（组播地址）：224.0.0.1~~239.255.255.254

特殊地址

1. 0.0.0.0：在服务器中，0.0.0.0指的是本机上的所有IPV4地址，如果一个主机有两个IP地址，192.168.1.1 和 10.1.2.1，并且该主机上的一个服务监听的地址是0.0.0.0,那么通过两个ip地址都能够访问该服务

2. 127.0.0.1：回环地址/环路地址，所有发往该类地址的数据包都应该被loop back。

3. 网络地址: 每一个网段主机号为0的地址; 如: 192.168.51.222--》192.168.51.0 .它是网络中的一个特殊地址，不能被分配给任何具体的主机

4. 广播地址: 主机号最大的地址是该网段的广播地址 如：192.168.51.222--->192.168.51.255

           如： b类IP 广播地址为： 130.223.255.255

5. 全网广播地址：255.255.255.255

1.4 子网掩码

1. 子网掩码：是一个32位的整数，作用是将某一个IP划分成网络地址和主机地址；

2. 子网掩码长度是和IP地址长度完全一样；

3. 特点：网络号全为1，主机号全为0；

4. 公式：网络地址=IP & MASK（子网掩码）

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主机地址= IP& ~MASK

192.168.51.222--》255.255.255.0 0.0.0.255

网络地址：192.168.51.0

主机地址：0.0.0.222

1.5 三级划分

作用: 重新划分网络号和主机号 , 也就是重新组网 , 从而提高资源利用率

二级划分 IP ：IP地址= 网络号 + 主机号

三级划分 IP ：IP地址= 网络号 + 子网号 + 主机号

例题：某公司有四个部门：部门A、部门B、部门C、部门D，每个部门各50台计算机接入公司局域网，如果要在192.168.20.0网段为每个部门划分子网，子网掩码应该怎么设置，每个子网的地址范围分别是什么？（4个部门之间不能通信）

部门A：192.168.20.00 00 0000-00 11 1111==》192.168.20.0-192.168.20.63

部门B：192.168.20.01 00 0000-01 11 1111==》192.168.20.64-192.168.20.127

部门C：192.168.20.10 00 0000-10 11 1111==》192.168.20.128-192.168.20.191

部门D：192.168.20.11 00 0000-11 11 1111==》192.168.20.192-192.168.20.255

子网掩码：255.255.255.11 00 0000---》255.255.255.192

2. 网络模型

2.1 网络的体系结构

网络采用分而治之的方法设计，将网络的功能划分为不同的模块，以分层的形式有机组合在一起。

每层实现不同的功能，其内部实现方法对外部其他层次来说是透明的。每层向上层提供服务，同时使用下层提供的服务

网络体系结构即指网络的层次结构和每层所使用协议的集合

两类非常重要的体系结构：OSI与TCP/IP

OSI模型-----了解-----ISO国际标准化组织

OSI模型是最理想的模型

应用层：指定特定应用的协议，文件传输，文件管理，电子邮件等。

表示层：确保一个系统应用层发送的消息可以被另一个系统的应用层读取，编码转换，数据解 析，管理数据加密，解密；

会话层：通信管理，负责建立或者断开通信连接

传输层：端口号，数据传输到具体那个进程程序（端到端）

网络层：路由器中是有算法的，ip，（主机到主机）（路由的转发）

链路层：格式变为帧（把数据分成包，一帧一帧的数据进行发送）

物理层：传输的是bit流(0与1一样的数据)，物理信号，没有格式

TCP/IP模型---规范

应用层：应用协议和应用程序的集合

传输层：决定数据交给机器的哪个任务（进程）去处理，通过端口寻址

进程一定有进程号，不一定有端口号，端口号只有在进行网络通信才有

网络层：提供设备到设备的传输，可以理解为通过IP寻址机器。

网络接口和物理层：屏蔽硬件差异（驱动），向上层提供统一的操作接口

OSI和TCP/IP模型对应关系图

2.2 常见协议

应用层：

SSH:加密协议

telnet：远程登录协议

FTP：文件传输协议

HTTP：超文本传输协议

DNS：域名解析协议 （将人类易于记忆的域名（如www.baidu.com）转换为计算机使用的IP地址（如192.0.2.1））

SMTP/POP3：邮件传输协议

传输层：

TCP：传输控制协议

UDP：用户数据报协议

网络层:

IP(IPV4/IPV6):网间互连的协议

ICMP：网络控制管理协议，ping命令使用

IGMP：网络分组管理协议，广播和组播使用

ARP：地址解析协议 IP-->MAC

RARP:反向地址转换协议 MAC-->IP

网络接口和物理层:

ppp：点对点协议

Ethernet:是一种常见的局域网技术，使用MAC地址进行帧的传输和接收

Wi-Fi:用于无线局域网的数据传输，通常基于IEEE 802.11标准

DNS

由于使用IP地址来指定计算机不方便人们记忆，且输入时候容易出错，用字符标识网络中计算机名称方法。

这种命名方法就像每个人的名字，这就是域名（Domian Name ）

域名服务器（Domain Name server）：用来处理IP地址和域名之间的转换。

域名系统（Domain Name System，DNS）：域名翻译成IP地址的软件DNS

域名结构

例如域名 www.baidu.com.cn 从右向左看

cn为高级域名，也叫一级域名，它通常分配给主干节点，取值为国家名，cn代表中国

com为网络名，属于二级域名，它通常表示组织或部门

中国互联网二级域名共40个，edu表示教育部门，com表示商业部门，gov表示政府，军队mil等等

baidu为机构名，在此为三级域名，表示百度

www：万维网world wide web，也叫环球信息网，是一种特殊的信息结构框架。

DNS工作流程

DNS黑客技术

TCP与UDP

UDP TCP 协议相同点：都存在于传输层，全双工通信

TCP：全双工通信、面向连接、可靠。TCP（即传输控制协议）：是一种面向连接的传输层协议，它能提供高可靠性通信(即数据无误、数据无丢失、数据无失序、数据无重复到达的通信)。

高可靠原因：

1. 三次握手、四次挥手
2. 序列号和应答机制
3. 超时，错误重传机制
4. 拥塞控制、流量控制(滑动窗口)

适用场景

适合于对传输质量要求较高的通信

在需要可靠数据传输的场合，通常使用TCP协议

MSN/QQ等即时通讯软件的用户登录账户管理相关的功能通常采用TCP协议

UDP：全双工通信、面向无连接、不可靠

UDP（User Datagram Protocol）用户数据报协议，是不可靠的无连接的协议。在数据发送前，因为不需要进行连接，所以可以进行高效率的数据传输。

适用场景

发送小尺寸数据（如对DNS服务器进行IP地址查询时）

适合于广播/组播式通信中。

MSN/QQ/Skype等即时通讯软件的点对点文本通讯以及音视频通讯通常采用UDP协议

2.3 网络调试命令

ping：测试网络连通性（ICMP）

作为平时网络连通检测使用最多的命令，它的作用主要为：

● 用来检测网络的连通情况和分析网络速度；

● 根据域名得到服务器IP；

● 根据ping返回的TTL值来判断对方所使用的操作系统及数据包经过路由器数量。

字节：数据包大小

时间：响应时间，时间越小证明你链接这个地址的速度越快

TTL：Time To Live，从源到目的，每经过一个路由器，TTL减一，当TTL=0，包丢失

ifconfig：查看网络接口信息

ens33：网卡名称 en：Ethernet s：表示热插拔插槽上的设备 33：插槽编号

lo：回环网卡

格式	含义
ifconfig 具体网卡名称	只显示具体网卡的详细信息（无论是否启用）
ifconfig -a	表示显示所有网卡包括没有启动的网卡
ifconfig 网卡名称 up/down	表示开启或关闭网卡
ifconfig 网络接口 IP地址[/子网掩码长度]	新建临时IP地址（添加 一块虚拟网卡）
ifconfig -s	查看通讯情况

netstat

netstat是控制台命令，是一个监控TCP/IP网络的非常有用的工具，它可以显示路由表、实际的网络连接以及每一个网络接口设备的状态信息。Netstat用于显示与IP、TCP、UDP相关的统计数据，一般用于检验本机各端口的网络连接情况。

netstat -a  //查看所有网络状态
netstat -at  //查看tcp所有网络状态
netstat -au //查看udp所有网络状态
netstat -l //查看处于监听状态的链接
netstat -lt //查看处于监听状态的链接tcp
netstat -lu //查看处于监听状态的链接udp
netstat -lx //查看处于监听状态的链接unix

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有问题请私信联系我，我尽快修改，谢谢