計算機網絡九:IP地址、子網掩碼、默認網關、DHCP服務器、DNS服務器、WINS服務器


一、IP地址與子網掩碼

1、IP地址

ipv4下,ip地址=網絡號+主機號。

2、子網掩碼

        子網掩碼(subnet mask)又叫網絡掩碼、地址掩碼、子網絡遮罩,它是一種用來指明一個IP地址的哪些位標識的是主機所在的子網,以及哪些位標識的是主機的位掩碼。子網掩碼不能單獨存在,它必須結合IP地址一起使用。 子網掩碼只有一個作用,就是將某個IP地址划分成網絡地址和主機地址兩部分。
       子網掩碼是一個32位地址,用於屏蔽IP地址的一部分以區別網絡標識和主機標識,並說明該IP地址是在局域網上,還是在遠程網上。
       子網掩碼——屏蔽一個IP地址的網絡部分的“全1”比特模式。對於A類地址來說,默認的子網掩碼是255.0.0.0;對於B類地址來說默認的子網掩碼是255.255.0.0;對於C類地址來說默認的子網掩碼是255.255.255.0。利用子網掩碼可以把大的網絡划分成子網,即VLSM(可變長子網掩碼),也可以把小的網絡歸並成大的網絡即超網。
3、子網掩碼作用
       子網掩碼是用來判斷任意兩台計算機的ip地址是否屬於同一子網絡的根據。最為簡單的理解就是兩台計算機各自的ip地址與子網掩碼進行and運算后,得出的結果是相同的,則說明這兩台計算機是處於同一個子網絡上的,可以進行直接的通訊。
        A. 子網掩碼是“255.255.255.0”的網絡:最后面一個數字可以在0~255范圍內任意變化,因此可以提供256個IP地址。但是實際可用的IP地址數量是256-2,即254個,因為主機號不能全是“0”或全是“1”。
        B. 子網掩碼是“255.255.0.0”的網絡:后面兩個數字可以在0~255范圍內任意變化,可以提供2552個IP地址。但是實際可用的IP地址數量是2552-2,即65023個。
二、網關與默認網關
1、網關定義
       網關(Gateway)又稱網間連接器、協議轉換器。網關在網絡層以上實現網絡互連,是最復雜的網絡互連設備,僅用於兩個高層協議不同的網絡互連。網關既可以用於廣域網互連,也可以用於局域網互連。 網關是一種充當轉換重任的計算機系統或設備。使用在不同的通信協議、數據格式或語言,甚至體系結構完全不同的兩種系統之間,網關是一個翻譯器。與網橋只是簡單地傳達信息不同,網關對收到的信息要重新打包,以適應目的系統的需求。同層--應用層。
2、網關解釋
     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?
      答:網關的IP地址就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)。說的直白一點,一般情況下,路由器的IP就是網關IP。
3、默認網關
      什么是默認網關 ?如果搞清了什么是網關,默認網關也就好理解了。就好像一個房間可以有多扇門一樣,一台主機可以有多個網關,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。
三、DHCP服務器
1、DHCP定義
     動態主機設置協議(英語:Dynamic Host Configuration Protocol,DHCP)是一個局域網的網絡協議,使用UDP協議工作,主要有兩個用途:用於內部網或網絡服務供應商自動分配IP地址;給用戶用於內部網管理員作為對所有計算機作中央管理的手段。
2、DHCP的作用
      DHCP通常被應用在大型的局域網絡環境中,主要作用是集中的管理、分配IP地址,使網絡環境中的主機動態的獲得IP地址、Gateway地址、DNS服務器地址等信息,並能夠提升地址的使用率。
      DHCP協議采用客戶端/服務器模型,主機地址的動態分配任務由網絡主機驅動。當DHCP服務器接收到來自網絡主機申請地址的信息時,才會向網絡主機發送相關的地址配置等信息,以實現網絡主機地址信息的動態配置。DHCP具有以下功能:
     A. 保證任何IP地址在同一時刻只能由一台DHCP客戶機所使用。
     B. DHCP應當可以給用戶分配永久固定的IP地址。
     C. DHCP應當可以同用其他方法獲得IP地址的主機共存(如手工配置IP地址的主機)。
     D. DHCP服務器應當向現有的BOOTP客戶端提供服務。
3、DHCP的工作機制
     DHCP有三種機制分配IP地址:
     1) 自動分配方式(Automatic Allocation),DHCP服務器為主機指定一個永久性的IP地址,一旦DHCP客戶端第一次成功從DHCP服務器端租用到IP地址后,就可以永久性的使用該地址。
     2) 動態分配方式(Dynamic Allocation),DHCP服務器給主機指定一個具有時間限制的IP地址,時間到期或主機明確表示放棄該地址時,該地址可以被其他主機使用。
     3) 手工分配方式(Manual Allocation),客戶端的IP地址是由網絡管理員指定的,DHCP服務器只是將指定的IP地址告訴客戶端主機。
     三種地址分配方式中,只有動態分配可以重復使用客戶端不再需要的地址。
4、DHCP服務器定義
      動態主機配置DHCP協議是一個局域網的網絡協議。指的是由服務器控制一段IP地址范圍,客戶機登錄服務器時就可以自動獲得服務器分配的IP地址和子網掩碼。首先, DHCP服務器必須是一台安裝有Windows 2000 Server/Advanced Server系統的計算機;其次,擔任DHCP服務器的計算機需要安裝TCP/IP協議,並為其設置靜態IP地址、子網掩碼、默認網關等內容。默認情況下, DHCP作為Windows 2000 Server的一個服務組件不會被系統自動安裝,必須添加它。
5、DHCP服務器的作用
      兩台連接到互聯網上的電腦相互之間通信,必須有各自的IP地址,由於IP地址資源有限,寬帶接入運營商不能做到給每個報裝寬帶的用戶都能分配一個固定的IP地址(所謂固定IP就是即使在你不上網的時候,別人也不能用這個IP地址,這個資源一直被你所獨占),所以要采用DHCP方式對上網的用戶進行臨時的地址分配。也就是你的電腦連上網,DHCP服務器才從地址池里臨時分配一個IP地址給你,每次上網分配的IP地址可能會不一樣,這跟當時IP地址資源有關。當下線的時候,DHCP服務器可能就會把這個地址分配給之后上線的其他電腦。這樣就可以有效節約IP地址,既保證了網絡通信,又提高IP地址的使用率。
6、IP地址、子網掩碼和默認網關的設置
       一台電腦的IP地址、子網掩碼和默認網關是不可以隨隨便便指定的,必須正確地指定,否則這台電腦就無法上網或通信。IP地址、子網掩碼和默認網關的設定有手動設置和自動設置兩種方式。 
       A、手動設置:手動設置適用於電腦數量比較少、TCP/IP參數基本不變的情況,比如只有幾台到十幾台電腦。因為手動設置IP地址、子網掩碼和默認網關需要工作人員在每台電腦操作,不僅非常費勁,而且一旦因為遷移等原因導致必須修改IP地址、子網掩碼和默認網關,就會給工作人員帶來很大的麻煩,所以不推薦使用。
      B、自動設置:自動設置就是利用DHCP服務器來自動給網絡中的電腦分配IP地址、子網掩碼和默認網關。這樣做的好處是一旦網絡的默認網關發生了變化時,只要更改了DHCP服務器中默認網關的設置,那么網絡中所有的電腦均獲得了新的默認網關的IP地址。這種方法適用於網絡規模較大、TCP/IP參數有可能變動的網絡。另外一種自動獲得網關的辦法是通過安裝代理服務器軟件(如MS Proxy)的客戶端程序來自動獲得,其原理和方法和DHCP有相似之處。由於篇幅所限,就不再詳述了。
四、DNS服務器
1、DNS定義
      域名系統(英文:Domain Name System,縮寫:DNS)是互聯網的一項服務。它作為將域名和IP地址相互映射的一個分布式數據庫,能夠使人更方便地訪問互聯網
2、DNS服務器定義
      DNS(Domain Name Server,域名服務器)是進行域名(domain name)和與之相對應的IP地址 (IP address)轉換的服務器。DNS中保存了一張域名(domain name)和與之相對應的IP地址 (IP address)的表,以解析消息的域名。
3、域名定義
      域名是由一串用點分隔的名字組成的,通常包含組織名,而且始終包括兩到三個字母的后綴,以指明組織的類型或該域所在的國家或地區。
      正如上面所講,在網上辨別一台電腦的方法是利用 IP地址,但是 IP用數字表示,沒有特殊的意義,很不好記,因此,我們一般會為網上的電腦取一個有某種含義又容易記憶的名字,這個名字我們就叫它域名(Domain Name)。 例如:對百度說,一般使用者在瀏覽這個網站時,都會輸入https://www.baidu.com,很少有人會記住這台服務器的 IP 是多少?所以https://www.baidu.com就是百度站點的域名。
4、域名服務器作用
      正如我們在跟朋友打招呼時,一定是叫他的名字,幾乎沒有人是叫對方身份證號碼的吧!但是由於在 Internet 上真實辨認機器的還是IP,所以當使用者在瀏覽器中輸入域名后,瀏覽器必須先到一台有域名和 IP 對應信息的主機去查詢這台電腦的 IP,而這台被查詢的主機,我們稱它為域名服務器,簡稱 DNS。
     例如:當你輸入https://www.baidu.com時,瀏覽器會將https://www.baidu.com這個名字傳送到離它最近的 域名服務器去做辨認,如果查詢到結果,則會傳回這台主機的 IP地址,進而跟它發生連接,但如果沒有查詢到,就會出現類似 DNS NOT FOUND 等告警信息。所以一旦你的電腦的DNS Server 設置不正確,就好比是路標錯了,電腦也就不知道該把信息送到哪里。 
    由於ISP的撥號服務器一般都有缺省的DNS,所以你可以不用設置DNS,如果你需要指定一台DNS,你一定要了解這台DNS的准確IP(比如福州的163用戶的DNS為202.101.98.55)。DNS設置方法如下:在“控制面板”下打開“網絡”里的“TCP/IP"的“屬性”,在“DNS設置”欄目選擇“啟用DNS",並將DNS的IP地址添加即可。
五、WINS服務器
1、WINS服務器定義
     WINS是Windows Internet Name Server(Windows網際名字服務)的簡稱,是微軟開發的域名服務系統。WINS為NetBIOS名字提供名字注冊、更新、釋放和轉換服務,這些服務允許WINS服務器維護一個將NetBIOS名鏈接到IP地址的動態數據庫,大大減輕了對網絡交通的負擔。
2、NetBIOS協議 和TCP/IP協議

       NetBIOS是一個網絡協議,在上世紀80年代早期由IBM和Sytec聯合開發,用於所謂的PC-Network。雖然公開發表的文檔很少,協議的API卻成為了事實上的標准。  

      隨着PC-Network被令牌環和以太網取代,NetBIOS也應該退出歷史舞台。但是,由於很多軟件使用了NetBIOS的API(比如微軟),所以NetBIOS被適配到了各種其他的協議上,比如IPX/SPX和TCP/IP。

     使用令牌環和以太網傳輸的NetBIOS現在被稱為NetBEUI。在Micrsoft Windows 98發布之前,一直廣泛使用。在TCP/IP上運行的NetBIOS稱為NBT,由RFC 1001和RFC 1002定義。NBT的基本思想是在基於IP的絡上模擬基於NetBIOS的PC-Network。NBT在Windows 2000中引入,是現在首選的NetBIOS傳輸。

3、WINS服務器的作用

     WINS:實現的是IP地址和計算機名稱的映射。它集中管理計算機名稱和IP地址。通常這些計算機名稱都是在某個單位內部有效。比如在一個局域網內你可以通過使用計算機名就訪問另一台計算機,它有一個查詢IP地址的過程,就是通過WINS服務來實現的。

     DNS:實現的是IP地址和域名的映射。這個接觸的就比較多了 ,它通過全球各地分布的各級DNS服務器來解析域名和IP地址的關系,實現域名上網。

4、WINS服務器的現狀

      WINS是微軟網絡拓撲的一個重要的組成部分。在過去,你需要在Windows網絡中運行一個WINS服務器以避免域名解析的問題。當時的這種NetBIOS(Windows機器名稱)協議只能在NetBEUI傳輸協議上工作。如果你曾經使用過Windows 95,你會記得NetBEUI協議經常出現在你的網絡屬性中。在網絡屬性中,TCP/IP協議也是一個選項。
       目前,DNS取代了WINS。由於微軟對NetBIOS做了修改,允許它使用TCP/IP堆棧完成其工作(TCP/IP協議上的NetBIOS),大多數DNS服務器都能夠處理NetBIOS的請求。這就是WINS服務器變得越來越少的原因。

六、個人總結

      默認網關、DHCP服務器、DNS服務器、WINS服務器和路由器息息相關,他們的功能都可以由路由器實現,它們的地址就是路由器的地址。

 
 
 
 
 
      
      
 
      
 
 
 

 


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