计算机网络(一)基本概念(IP,子网掩码,默认网关,DNS)
IP地址
计算机要实现网络通信,就必须要有一个用于快速定位的网络地址。IP地址就是计算机在网络中的唯一身份ID,与现实世界中快递的配送需要有具体的住宅地址是一个道理。
IP地址 = 网络地址 + 主机地址(又称:主机号和网络号组成)
IP地址分为A,B,C,D,E五类IP地址分为五类,A类保留给政府机构,B类分配给中等规模的公司,C类分配给任何需要的人,D类用于组播,E类用于实验,各类可容纳的地址数目不同。
其中A类、B类、和C类这三类地址用于TCP/IP节点,其它两类D类和E类被用于特殊用途。
A、B、C三类IP地址的特征:当将IP地址写成二进制形式时,A类地址的第一位总是0,B类地址的前两位总是10,C类地址的前三位总是110。
1. A类地址
⑴ A类地址第1字节为网络地址,其它3个字节为主机地址。
⑵ A类地址范围:1.0.0.1—126.155.255.254
⑶ A类地址中的私有地址和保留地址:
① 10.X.X.X是私有地址(所谓的私有地址就是在互联网上不使用,而被用在局域网络中的地址)。
② 127.X.X.X是保留地址,用做循环测试用的。
2. B类地址
⑴ B类地址第1字节和第2字节为网络地址,其它2个字节为主机地址。
⑵ B类地址范围:128.0.0.1—191.255.255.254。
⑶ B类地址的私有地址和保留地址
① 172.16.0.0—172.31.255.255是私有地址
② 169.254.X.X是保留地址。如果你的IP地址是自动获取IP地址,而你在网络上又没有找到可用的DHCP服务器。就会得到其中一个IP。
3. C类地址
⑴ C类地址第1字节、第2字节和第3个字节为网络地址,第4个个字节为主机地址。另外第1个字节的前三位固定为110。
⑵ C类地址范围:192.0.0.1—223.255.255.254。
⑶ C类地址中的私有地址:
192.168.X.X是私有地址。
4. D类地址
⑴ D类地址不分网络地址和主机地址,它的第1个字节的前四位固定为1110。
⑵ D类地址范围:224.0.0.1—239.255.255.254
5. E类地址
⑴ E类地址也不分网络地址和主机地址,它的第1个字节的前五位固定为11110。
⑵ E类地址范围:240.0.0.1—255.255.255.254
子网掩码
IP中的网络地址和主机地址各是多少位表示呢?如果不指定,就不知道哪些位是网络号、哪些是主机号,这就需要通过子网掩码来实现。
子网掩码又叫网络掩码、地址掩码、子网络遮罩,是一个 4 * 8bit(1字节)由 0/1 组成的数字串。
它的作用是屏蔽(遮住)IP地址的一部分以划分成网络地址和主机地址两部分,并说明该IP地址是在局域网上,还是在远程网上。
通过子网掩码,可以把网络划分成子网,即VLSM(可变长子网掩码),也可以把小的网络归并成大的网络即超网。
子网掩码不能单独存在,它必须结合IP地址一起使用。
子网掩码的规则
长度 为 4 * 8bit(1字节),由 连续的1 以及 连续的0 两部分组成,
例如:11111111.11111111.11111111.00000000,对应十进制:255.255.255.0
假设,局域网中 计算机A 的IP地址为 192.168.1.1,子网掩码为 255.255.255.0, 如下图所示:
网络地址: IP 地址中被 连续的1 遮住的部分,即 11000000.10101000.00000001.00000000, 对应的网络地址:192.168.1.0
主机地址: IP 地址中被 连续的0 遮住的部分,即 00000000.00000000.00000000.00000001, 对应的网络地址:0.0.0.1
排除 该网络 两个特殊地址:
广播地址:192.168.1.255 (主机号全为11111111)
网络地址:192.168.1.0 (主机号全为00000000)
该子网最大的主机数:2的8次方 256 - 2
如此类推对A类地址来说,默认的子网掩码是255.0.0.0;对于B类地址来说默认的子网掩码是255.255.0.0;对于C类地址来说默认的子网掩码是255.255.255.0。
1)将IP地址和子网掩码分别换算成二进制
192.168.1.168 换算成二进制为 11000000.10101000.00000001.10101000
255.255.255.0 换算成二进制为 11111111.11111111.11111111.00000000
2)将二者进行与运算
11000000.10101000.00000001.10101000
与运算 11111111·11111111·11111111·00000000
----------------------------------------------------------------------------
结果 11000000.10101000.00000001.00000000
3) 将运算结果换算成十进制: 192.168.1.0
用网线直接连接 或 通过 HUB(集线器)、普通交换机链接的计算机必须处于同一网络(网络地址) 并且主机地址必须不一样 才能通信。
注意:同一网络不是指物理连接,而是指网络地址.
举个例子,两台计算机链接到相同路由器(简单理解为同一个链路),如果他们设置的网络地址不一致,则他们也是不能通信的。
网关
连接两个不同的网络的设备都可以叫网关设备;网关的作用就是实现两个网络之间进行通讯与控制。
网关设备可以是 交互机(三层及以上才能跨网络)、路由器、启用了路由协议的服务器、代理服务器、防火墙等。网关地址就是网关设备的IP地址。
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。网络A向网络B转发数据包的过程。
默认网关
一台主机可以有多个网关。默认网关的意思是一台主机如果找不到可用的网关,就把数据包发给默认指定的网关,由这个网关来处理数据包。现在主机使用的网关,一般指的是默认网关。
自动设置默认网关
自动设置就是利用DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol, 动态主机配置协议)服务器来自动给网络中的计算机分配IP地址、子网掩码和默认网关 。
一旦网络的默认网关发生了变化时,只要更改了DHCP服务器中默认网关的设置,那么网络中所有的计算机均获得了新的默认网关的IP地址。这种方法适用于网络规模较大、TCP/IP参数有可能变动的网络。
DNS服务器
域名与DNS
我们访问一个网站的时候,往往使用的是域名(相对IP来说更加语义清晰、更加容易记忆,例如 http://www.baidu.com)。
域名是由一串用点分隔的名字组成的,通常包含组织名,而且始终包括两到三个字母的后缀,以指明组织的类型或该域所在的国家或地区。
然而计算机之间的通信网络通信是通过IP进行的, 因此需要将域名解析为对应的IP,DNS就是进行域名解析的服务器。
DNS 维护着 域名(domain name)和IP地址 (IP address)的对照表表,以解析消息的域名。
DNS 维护着 域名(domain name)和IP地址 (IP address)的对照表表,以解析消息的域名。
- 在浏览器中输入 http://www.163.com域名,操作系统会先检查自己本地的hosts文件是否有这个网址映射关系,如果有,就先调用这个IP地址映射,完成域名解析。
- 如果hosts里没有这个域名的映射,则查找本地DNS解析器缓存,是否有这个网址映射关系,如果有,直接返回,完成域名解析。
- 如果hosts与本地DNS解析器缓存都没有相应的网址映射关系,首先会找TCP/ip参数中设置的首选DNS服务器,在此我们叫它本地DNS服务器,此服务器收到查询时,如果要查询的域名,包含在本地配置区域资源中,则返回解析结果给客户机,完成域名解析,此解析具有权威性。
- 如果要查询的域名,不由本地DNS服务器区域解析,但该服务器已缓存了此网址映射关系,则调用这个IP地址映射,完成域名解析,此解析不具有权威性。
- 如果本地DNS服务器本地区域文件与缓存解析都失效,则根据本地DNS服务器的设置(是否设置转发器)进行查询,如果未用转发模式,本地DNS就把请求发至13台根DNS,根DNS服务器收到请求后会判断这个域名(.com)是谁来授权管理,并会返回一个负责该顶级域名服务器的一个IP。本地DNS服务器收到IP信息后,将会联系负责.com域的这台服务器。这台负责.com域的服务器收到请求后,如果自己无法解析,它就会找一个管理.com域的下一级DNS服务器地址( http://163.com)给本地DNS服务器。当本地DNS服务器收到这个地址后,就会找 http://163.com域服务器,重复上面的动作,进行查询,直至找到 http://www.163.com主机。
- 如果用的是转发模式,此DNS服务器就会把请求转发至上一级DNS服务器,由上一级服务器进行解析,上一级服务器如果不能解析,或找根DNS或把转请求转至上上级,以此循环。不管是本地DNS服务器用是是转发,还是根提示,最后都是把结果返回给本地DNS服务器,由此DNS服务器再返回给客户机。