计算机网络——IP 地址 + 路由 + DNS（网络寻址）

IP 地址 + 路由 + DNS（网络寻址）

目标

• 掌握 IP 地址的组成与子网划分

• 理解路由器和路由表的工作原理

• 熟悉 DNS 解析流程

• 能够进行基本的网络配置与故障排查

一、IPv4地址结构

1.基本结构

• IPv4地址是一个32位二进制数，通常以点分十进制标识，如192.168.1.1

• 分为网络地址和主机地址两部分

2.分类地址

类别	地址范围	网络位	主机位	默认子网掩码
A 类	0.0.0.0 ~ 127.255.255.255	8 位	24 位	255.0.0.0
B 类	128.0.0.0 ~ 191.255.255.255	16 位	16 位	255.255.0.0
C 类	192.0.0.0 ~ 223.255.255.255	24 位	8 位	255.255.255.0

注意：分类地址已被 CIDR 替代，但了解其背景有助于理解早期网络设计

二、CIDR表示法（无类别域间路由）

1.概念

• CIDR是一种更灵活的IP地址分配方式

• 使用斜线记法表示前缀长度，例如：192.168.1.0/24

2.示例解析

192.168.1.0/24 表示：

• 网络地址：192.168.1.0

• 子网掩码：255.255.255.0

• 可用主机数量：254（2^8 - 2）

3. 子网划分与汇总

• 子网划分：将一个大网络划分为多个小网络，提高地址利用率

• 子网汇总（Supernetting）：合并多个连续子网，减少路由条目

三、ARP 协议（地址解析协议）

1. 功能

• 将 IP 地址转换为对应的 MAC 地址

• 在局域网中通信时，必须知道对方的 MAC 地址

2. 工作流程简述：

1. 发送方广播 ARP 请求：“谁有这个 IP？”

2. 对应设备回复自己的 MAC 地址

3. 发送方缓存该映射关系（ARP 缓存）

3. 常用命令

• Windows：arp -a

• Linux：arp -n 或 arping

四、路由器与路由表

1. 路由器的作用

• 连接不同网络（如内网与外网）

• 根据路由表决定数据包转发路径

2. 路由表结构

每条路由条目包含以下信息：

字段	含义
目标网络	数据包要到达的网络地址
子网掩码	匹配目标网络的掩码
下一跳地址	数据包应该发往的下一个路由器
出口接口	本地发送数据包的网络接口
度量值（Metric）	路径成本，用于选择最优路由

3. 常见路由类型

• 直连路由：直接连接的网络

• 静态路由：手动配置的路由

• 动态路由：通过 RIP、OSPF、BGP 等协议自动学习

4. 常用命令

• Windows：route print

• Linux：ip route show

五、DNS 解析流程详解

1. DNS 的作用

• 将域名（如 www.baidu.com）转换为对应的 IP 地址

2. DNS 层级结构

根服务器（.）  
→ 顶级域（TLD）服务器（如 .com, .cn）  
→ 权威域名服务器（如 baidu.com）  
→ 本地 DNS 服务器（运营商提供）

3. 完整解析流程（递归查询）

1. 浏览器检查本地缓存 → 未命中

2. 操作系统检查 hosts 文件 → 未命中

3. 向本地 DNS 服务器发起请求

   • 本地 DNS 查询缓存 → 未命中

   • 向根服务器查询 .com 服务器地址

   • 向 TLD 服务器查询 baidu.com 服务器地址

   • 向权威服务器获取最终 IP 地址

4. 返回结果给客户端并缓存

4. DNS 记录类型（常见）

记录类型	用途
A 记录	域名 → IPv4 地址
AAAA 记录	域名 → IPv6 地址
CNAME	别名记录，指向另一个域名
MX 记录	邮件服务器地址
TXT 记录	文本信息，常用于验证
NS 记录	域名的权威 DNS 服务器

5. 常用工具

• nslookup

• dig

• host

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六、实战场景举例

场景 1：公司内网部署服务，需要分配 IP 地址段

• 使用私有地址范围（如 192.168.x.x/24）

• 合理规划子网，避免冲突

• 配置 DHCP 自动分配地址

场景 2：使用域名访问失败，怀疑是 DNS 解析问题

• 使用 ping www.example.com 查看是否能解析到 IP

• 使用 nslookup www.example.com 手动查询 DNS

• 更换 DNS 服务器（如 Google DNS: 8.8.8.8）

场景 3：客户访问网站卡顿，怀疑 CDN 缓存或 DNS 慢

• 使用 dig +trace www.example.com 查看解析链路

• 使用 traceroute 查看路由路径是否存在瓶颈

• 使用在线工具（如 WebPageTest）测试不同地区访问速度

IP 地址是网络通信的基础标识符，路由决定了数据如何传输，而 DNS 则让人类可以使用域名来访问网络资源。掌握这些基础知识，是理解和解决网络连接问题的关键能力。