什么是IP地址、子網掩碼、路由和網關?


ip地址

IP地址有一個32位的連接地址,由4個8位字段組成,8位字段稱為8位位組,每個8位位組之間用點號隔開,用於標識TCP/IP宿主機。
每個IP地址都包含兩部分:網絡ID和主機ID,網絡ID標識在同一個物理網絡上的所有宿主機,主機ID標識網絡上的每一個宿主機,運行TCP/IP的每個計算機都需要唯一的IP地址。 Intenet委員會定義了五種地址類型以適應不同尺寸的網絡。地址類型定義了網絡ID使用哪些位,它也定義了網絡的可能數目和每個網絡可能的宿主機數目。

上面的ip准確的說是ipV4。

ipV6:
IPv6是下一版本的互聯網協議,也可以說是下一代互聯網的協議。
它的提出最初是因為隨着互聯網的迅速發展,IPv4定義的有限地址空間將被耗盡,地址空間的不足必將妨礙互聯網的進一步發展。
為了擴大地址空間,擬通過IPv6重新定義地址空間。IPv6采用128位地址長度,幾乎可以不受限制地提供地址。
按保守方法估算IPv6實際可分配的地址,整個地球的每平方米面積上仍可分配1000多個地址。
在IPv6的設計過程中,除了一勞永逸地解決了地址短缺問題以外,還考慮了在IPv4中解決不好的其它問題,主要有端到端IP連接、服務質量(QoS)、安全性、多播、移動性、即插即用等。

ipv4和ipv6的區別

1. ipv6有更大的地址空間。
IPv4中規定IP地址長度為32,即有2^32-1個地址;而IPv6中IP地址的長度為128,即有2^128-1個地址。

2. ipv6有更小的路由表。
IPv6的地址分配一開始就遵循聚類(Aggregation)的原則,這使得路由器能在路由表中用一條記錄(Entry)表示一片子網,大大減小了路由器中路由表的長度,提高了路由器轉發數據包的速度。

3. ipv6有增強的組播(Multicast)支持以及對流的支持(Flow-control)。

總體上,
IPv6的出現使得網絡上的多媒體應用有了長足發展的機會,為服務質量(QoS)控制提供了良好的網絡平台;
加入了對自動配置(Auto-configuration)的支持,這是對DHCP協議的改進和擴展,使得網絡(尤其是局域網)的管理更加方便和快捷;
更高的安全性,在使用IPv6網絡中用戶可以對網絡層的數據進行加密並對IP報文進行校驗,這極大的增強了網絡安全。



子網掩碼(Subnet Mask) 

使用子網可以把單個大網分成多個物理網絡,並用路由器把它們連接起來,路由器會自己分配一個網關。

子網掩碼用於屏蔽IP地址的一部分,使得TCP/IP能夠區別網絡ID和宿主機ID。

當TCP/IP宿主機要通信時,子網掩碼用於判斷一個宿主機是在本地網絡還是在遠程網絡。
用於子網掩碼的位數決定可能的子網數目和每個子網的宿主機數目,子網掩碼的位數越多,則子網越多,但是宿主機也較少。
缺省的子網掩碼:用於不分成子網的TCP/IP網絡,對應於網絡ID的所有位都置為1,每個8位位組的十進制數是255,對應於宿主機ID的所有位都置為0。 

例如:假設A類地址子網數是14,則所需位數至少為4,
用於子網的位為: 11111111, 11110000, 00000000, 00000000,
子網掩碼為255.240.0.0,每個子網的宿主機數目為2^20-2=1,048, 574個。



網關和路由

TCP/IP網絡是由網關(Gateways)或路由器(Routers)連接的。

A、顧名思義,網關(Gateway)就是一個網絡連接到另一個網絡的“關口”。按照不同的分類標准,網關也有很多種。TCP/IP協議里的網關是最常用的,在這里我們所講的“網關”均指TCP/IP協議下的網關。

理解網絡、網關、主機的概念可以閱讀另一篇博文->
網關實質上是一個網絡通向其他網絡的IP地址。
比如有網絡A和網絡B,網絡A的IP地址范圍為 “192.168.1.1~192. 168.1.254”,子網掩碼為255.255.255.0;
網絡B的IP地址范圍為“192.168.2.1~192.168.2.254”,子網掩碼為255.255.255.0。
在沒有路由器的情況下,兩個網絡之間是不能進行TCP/IP通信的,即使是兩個網絡連接在同一台交換機(或集線器)上,
TCP/IP協議也會根據子網掩碼(255.255.255.0)判定兩個網絡中的主機處在不同的網絡里。
而要實現這兩個網絡之間的通信,則必須通過網關。
如果網絡A中的主機發現數據包的目的主機不在本地網絡中,就把數據包轉發給它自己的網關,再由網關轉發給網絡B的網關,網絡B的網關再轉發給網絡B的某個主機。
網絡B向網絡A轉發數據包的過程也是如此。
所以說,只有設置好網關的IP地址,TCP/IP協議才能實現不同網絡之間的相互通信。
那么這個IP地址是哪台機器的IP地址呢?
網關的IP地址是具有路由功能的設備的IP地址,具有路由功能的設備有路由器、啟用了路由協議的服務器(實質上相當於一台路由器)、代理服務器(也相當於一台路由器)。
注意一個概念:什么是默認網關?
就好比一個房間可以有多扇門一樣,一台主機可以有多個網關。(一個網絡就是一個院子,院子門衛就是網關,房間就是主機)
默認網關的意思是一台主機如果找不到可用的網關,就把數據包發給默認指定的網關,由這個網關來處理數據包。
現在主機使用的網關,一般指的是默認網關。


B、路由和路由器
要解釋路由器的概念,首先得知道什么是路由。
所謂“路由”,是指把數據從一個地方傳送到另一個地方的行為和動作,而路由器,正是執行這種行為動作的機器,它的英文名稱為Router,是一種連接多個網絡或網段的網絡設備。
路由器能將不同網絡或網段之間的數據信息進行“翻譯”,以使它們能夠相互 “讀懂”對方的數據,從而構成一個更大的網絡。
路由器有兩個ip地址

簡單的講,路由器主要有以下幾種功能:
    第一,網絡互連,路由器支持各種局域網和廣域網接口,主要用於互連局域網和廣域網,實現不同網絡互相通信;
    第二,數據處理,提供包括分組過濾、分組轉發、優先級、復用、加密、壓縮和防火牆等功能;
    第三,網絡管理,路由器提供包括配置管理、性能管理、容錯管理和流量控制等功能。
注意一個概念:路由表
為了完成“路由”的工作,在路由器中保存着各種傳輸路徑的相關數據,路由表(Routing Table),供路由選擇時使用。
路由表中保存着子網的標志信息、網上路由器的個數和下一個路由器的名字等內容。
路由表可以是由系統管理員固定設置好的,也可以由系統動態修改,可以由路由器自動調整,也可以由主機控制。
在路由器中涉及到兩個有關地址的名字概念,那就是:靜態路由表和動態路由表。
由系統管理員事先設置好固定的路由表稱之為靜態(static)路由表,一般是在系統安裝時就根據網絡的配置情況預先設定的,它不會隨未來網絡結構的改變而改變。
動態(Dynamic)路由表是路由器根據網絡系統的運行情況而自動調整的路由表。路由器根據路由選擇協議(Routing Protocol)提供的功能,自動學習和記憶網絡運行情況,在需要時自動計算數據傳輸的最佳路徑。
目前,生產路由器的廠商,國外主要有CISCO(思科)公司、北電網絡等,國內廠商包括華為等。


 


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