IP地址、子网掩码、网关、DNS服务器

1.

IP地址

IP是英文Internet Protocol的缩写，意思是“网络之间互连的协议”，也就是为计算机网络相互连接进行通信而设计的协议。在因特网中，它是能使连接到网上的所有计算机网络实现相互通信的一套规则，规定了计算机在因特网上进行通信时应当遵守的规则。任何厂家生产的计算机系统，只要遵守IP协议就可以与因特网互连互通。正是因为有了IP协议，因特网才得以迅速发展成为世界上最大的、开放的计算机通信网络。因此，IP协议也可以叫做“因特网协议”。IP地址（IP Adress）被用来给Internet上的电脑进行编号。大家日常见到的情况是每台联网的PC上都需要有IP地址，才能正常通信。

 

IP地址类型

最初设计互联网络时，为了便于寻址以及层次化构造网络，每个IP地址包括两个标识码（ID），即网络ID和主机ID。同一个物理网络上的所有主机都使用同一个网络ID，网络上的一个主机（包括网络上工作站，服务器和路由器等）有一个主机ID与其对应。Internet委员会定义了5种IP地址类型以适合不同容量的网络，即A类~E类。

其中A、B、C3类（如下表格）由InternetNIC在全球范围内统一分配，D、E类为特殊地址。

类别	最大网络数	IP地址范围	最大主机数	私有IP地址范围
A	126（2^7-2)	0.0.0.0-127.255.255.255	16777214	10.0.0.0-10.255.255.255
B	16384(2^14)	128.0.0.0-191.255.255.255	65534	172.16.0.0-172.31.255.255
C	2097152(2^21)	192.0.0.0-223.255.255.255	254	192.168.0.0-192.168.255.255

D类IP地址

D类IP地址在历史上被叫做多播地址(multicast address)，即组播地址。在以太网中，多播地址命名了一组应该在这个网络中应用接收到一个分组的站点。多播地址的最高位必须是“1110”，范围从224.0.0.0到239.255.255.255。

特殊的地址

1. 每一个字节都为0的地址（“0.0.0.0”）对应于当前主机；

2. IP地址中的每一个字节都为1的IP地址（“255．255．255．255”）是当前子网的广播地址；

3. IP地址中凡是以“11110”开头的E类IP地址都保留用于将来和实验使用。

4. IP地址中不能以十进制“127”作为开头，该类地址中数字127．0．0．1到127．255．255．255用于回路测试，如：127.0.0.1可以代表本机IP地址，用“http://127.0.0.1”就可以测试本机中配置的Web服务器。

5. 网络ID的第一个8位组也不能全置为“0”，全“0”表示本地网络。

公有地址与私有地址

公有地址

公有地址（Public address）由Inter NIC（Internet Network Information Center因特网信息中心）负责。这些IP地址分配给注册并向Inter NIC提出申请的组织机构。通过它直接访问因特网。

私有地址

私有地址（Private address）属于非注册地址，专门为组织机构内部使用。

以下列出留用的内部私有地址。

A类 10.0.0.0--10.255.255.255

B类 172.16.0.0--172.31.255.255

C类 192.168.0.0--192.168.255.255

公有IP地址与私有IP地址也就是我们所说的真IP地址与假IP地址，详情参考我之前的博文：请点击

IPV4和IPV6

现有的互联网是在IPv4协议的基础上运行的。IPv6是下一版本的互联网协议，也可以说是下一代互联网的协议，它的提出最初是因为随着互联网的迅速发展，IPv4定义的有限地址空间将被耗尽，而地址空间的不足必将妨碍互联网的进一步发展。为了扩大地址空间，拟通过IPv6以重新定义地址空间。IPv4采用32位地址长度，只有大约43亿个地址，估计在2005～2010年间被分配完毕，而IPv6采用128位地址长度，几乎可以不受限制地提供地址。按保守方法估算IPv6实际可分配的地址，整个地球的每平方米面积上仍可分配1000多个地址。在IPv6的设计过程中除解决了地址短缺问题以外，还考虑了在IPv4中解决不好的其它一些问题，主要有端到端IP连接、服务质量（QoS）、安全性、多播、移动性、即插即用等。

 

 

2.

子网掩码

子网掩码(subnet mask)又叫网络掩码、地址掩码、子网络遮罩，它是一种用来指明一个IP地址的哪些位标识的是主机所在的子网，以及哪些位标识的是主机的位掩码。子网掩码不能单独存在，它必须结合IP地址一起使用。子网掩码只有一个作用，就是将某个IP地址划分成网络地址和主机地址两部分。

求解网络号的方法

将IP地址与子网掩码都化成二进制，然后做与运算，结果就是网络号，在确定网络号的同时，我们也确定了主机号。

运算过程如下：

下图列出了从4位网络号到30位网络号的子网掩码情况：

3.

网关

网关(Gateway)又称网间连接器、协议转换器。网关在网络层以上实现网络互连，是最复杂的网络互连设备，仅用于两个高层协议不同的网络互连。网关既可以用于广域网互连，也可以用于局域网互连。 网关是一种充当转换重任的计算机系统或设备。使用在不同的通信协议、数据格式或语言，甚至体系结构完全不同的两种系统之间。

网关是一个大概念，不具体特指一类产品，只要连接两个不同的网络的设备都可以叫网关，而这里面最典型的就是路由器。路由器能够实现路由寻找和转发的特定类产品，因此路由器很显然能够实现网关的功能。目前通常指的网关就是指一个网络上出口路由器的IP地址。

默认网关

理解了网关之后，默认网关就很好理解了，如果没有设置其他网关，数据就会直接发往默认网关处。

网关的工作原理

比如有网络A和网络B，网络A的IP地址范围为“192.168.1.1~192. 168.1.254”，子网掩码为255.255.255.0；网络B的IP地址范围为“192.168.2.1~192.168.2.254”，子网掩码为255.255.255.0。在没有路由器的情况下，两个网络之间是不能进行TCP/IP通信的，即使是两个网络连接在同一台交换机（或集线器）上，TCP/IP协议也会根据子网掩码（255.255.255.0）判定两个网络中的主机处在不同的网络里。而要实现这两个网络之间的通信，则必须通过网关。如果网络A中的主机发现数据包的目的主机不在本地网络中，就把数据包转发给它自己的网关，再由网关转发给网络B的网关，网络B的网关再转发给网络B的某个主机（如附图所示）。网络A向网络B转发数据包的过程。

 

4.

Domain Name

域名（Domain Name），简称域名、网域，是由一串用点分隔的名字组成的Internet上某一台计算机或计算机组的名称，用于在数据传输时标识计算机的方位。

使用域名的理由很简单，因为IP地址不好记忆，因此就引入了域名。

域名也有一定的分类：顶级域名、二级域名、三级域名。以ru.wikipedia.org为例：

.表示根

org则表示顶级域名

wikipedia则表示二级域名

ru表示三级域名

 

DNS

DNS（Domain Name Server）即域名服务器，是进行域名(domain name)和与之相对应的IP地址 (IP address)转换的服务器。DNS中保存了一张域名(domain name)和与之相对应的IP地址 (IP address)的表，以解析消息的域名。

一句话来说，DNS服务器就是用来将域名转换成IP地址的。

域名解析的具体过程

事实上域名解析非常复杂。下面以访问百度为例：

 

 

主机解析域名的顺序

1. 找本机的hosts文件，没找到接着第2步。

2. 浏览器缓存：浏览器会按照一定的频率缓存DNS记录，没找到接着第3步。

3. 操作系统缓存：如果浏览器缓存中找不到需要的DNS记录，那就去操作系统中找，没找到接着第4步。

4. 路由缓存：路由器也有DNS缓存，没找到接着第5步。

5. ISP的DNS服务器：ISP是互联网服务提供商(Internet Service Provider)的简称，ISP有专门的DNS服务器应对DNS查询请求，没找到接着第6步。

6. 根服务器：ISP的DNS服务器还找不到的话，它就会向根服务器发出请求，进行递归查询（DNS服务器先问根域名服务器.com域名服务器的IP地址，然后再问.com域名服务器，依次类推）。

补充：hosts是一个没有扩展名的系统文件，可以用记事本等工具打开，其作用就是将一些常用的网址域名与其对应的IP地址建立一个关联“数据库”。