通过ifconfig命令分析

这里只从Linux举例：

 

两个命令

ifconfig

ip addr

但是这两个命令可能你的Linux系统都没有，那我们只能自行安装 net-tools 和 iproute2 这两个工具。当然，大多数时候这两个命令是系统自带的。 

 

 

IP 地址是一个网卡在网络世界的通讯地址，相当于我们现实世界的门牌号码。既然是门牌号码，不能大 家都一样，不然就会起冲突。比方说，假如大家都叫六单元 1001 号，那快递就找不到地方了。所以， 有时候咱们的电脑弹出网络地址冲突，出现上不去网的情况，多半是 IP 地址冲突了。

 

如上输出的结果，10.100.122.2 就是一个 IP 地址。这个地址被点分隔为四个部分，每个部分 8 个 bit， 所以 IP 地址总共是 32 位。这样产生的 IP 地址的数量很快就不够用了。因为当时设计 IP 地址的时候， 哪知道今天会有这么多的计算机啊！因为不够用，于是就有了 IPv6，也就是上面输出结果里面 inet6 fe80::f816:3eff:fec7:7975/64。这个有 128 位。

 

32 位的 IP 地址，被分成了 5 类。

 

 

在网络地址中，至少在当时设计的时候，对于 A、B、 C 类主要分两部分，前面一部分是网络号，后面 一部分是主机号。这很好理解，大家都是六单元 1001 号，我是小区 A 的六单元 1001 号，而你是小区 B 的六单元 1001 号。 

 

C 类地址能包含的最大主机数量实在太少了，只有 254 个。当时设计的时 候恐怕没想到，现在估计一个网吧都不够用吧。而 B 类地址能包含的最大主机数量又太多了。6 万多台 机器放在一个网络下面，一般的企业基本达不到这个规模，闲着的地址就是浪费。

 

无类型域间选路（CIDR） 

 

这种方式打破了原来设计的几类地址的做 法，将 32 位的 IP 地址一分为二，前面是网络号，后面是主机号。从哪里分呢？你如果注意观察的话可 以看到，10.100.122.2/24，这个 IP 地址中有一个斜杠，斜杠后面有个数字 24。这种地址表示形式，就 是 CIDR。后面 24 的意思是，32 位中，前 24 位是网络号，后 8 位是主机号。 

 

伴随着 CIDR 存在的，一个是广播地址，10.100.122.255。如果发送这个地址，所有 10.100.122 网络 里面的机器都可以收到。另一个是子网掩码，255.255.255.0。 

 

将子网掩码和 IP 地址进行 AND 计算。前面三个 255，转成二进制都是 1。1 和任何数值取 AND，都是 原来数值，因而前三个数不变，为 10.100.122。后面一个 0，转换成二进制是 0，0 和任何数值取 AND，都是 0，因而最后一个数变为 0，合起来就是 10.100.122.0。这就是网络号。将子网掩码和 IP 地址按位计算 AND，就可得到网络号。

 

公有 IP 地址和私有 IP 地址 

 

 平时我们看到的数据中心里，办公室、家里或学 校的 IP 地址，一般都是私有 IP 地址段。因为这些地址允许组织内部的 IT 人员自己管理、自己分配，而 且可以重复。因此，你学校的某个私有 IP 地址段和我学校的可以是一样的。

 

表格中的 192.168.0.x 是最常用的私有 IP 地址。你家里有 Wi-Fi，对应就会有一个 IP 地址。一般你家里 地上网设备不会超过 256 个，所以 /24 基本就够了。有时候我们也能见到 /16 的 CIDR，这两种是最常 见的，也是最容易理解的。 

 

不需要将十进制转换为二进制 32 位，就能明显看出 192.168.0 是网络号，后面是主机号。而整个网络 里面的第一个地址 192.168.0.1，往往就是你这个私有网络的出口地址。例如，你家里的电脑连接 WiFi，Wi-Fi 路由器的地址就是 192.168.0.1，而 192.168.0.255 就是广播地址。一旦发送这个地址，整个 192.168.0 网络里面的所有机器都能收到。 

 

我们来看 16.158.165.91/22 这个 CIDR。求一下这个网络的第一个地址、子网掩码和广播地址。

　　/22 不是 8 的整数倍，不好办，只能先变成二进制来看。16.158 的部分不会动，它占了前 16 位。中间 的 165，变为二进制为 10100101 。除了前面的 16 位，还剩 6 位。所以，这 8 位中前 6 位是网络号， 16.158.<101001>，而<01>.91 是机器号。 

　　第一个地址是 16.158.<101001><00>.1，即 16.158.164.1。子网掩码是 255.255.<111111> <00>.0，即 255.255.252.0。广播地址为 16.158.<101001><11>.255，即 16.158.167.255。

 

这五类地址中，还有一类 D 类是组播地址。使用这一类地址，属于某个组的机器都能收到。这有点类似 在公司里面大家都加入了一个邮件组。发送邮件，加入这个组的都能收到。组播地址在后面讲述 VXLAN 协议的时候会提到。 

 

在 IP 地址的后面有个 scope，对于 eth0 这张网卡来讲，是 global，说明这张网卡是可以对外的，可以 接收来自各个地方的包。对于 lo 来讲，是 host，说明这张网卡仅仅可以供本机相互通信。 

lo 全称是loopback，又称环回接口，往往会被分配到 127.0.0.1 这个地址。这个地址用于本机通信，经 过内核处理后直接返回，不会在任何网络中出现。

 

MAC 地址

在 IP 地址的上一行是 link/ether fa:16:3e:c7:79:75 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff，这个被称为MAC 地址，是一个 网卡的物理地址，用十六进制，6 个 byte 表示。 

MAC 地址更像是身份证，是一个唯一的标识。但是IP是一个广泛的寻找。

 

所以，MAC 地址的通信范围比较小，局限在一个子网里面。例如，从 192.168.0.2/24 访问 192.168.0.3/24 是可以用 MAC 地址的。一旦跨子网，即从 192.168.0.2/24 到 192.168.1.2/24，MAC 地址就不行了，需要 IP 地址起作用了。

 

网络设备的状态标识

UP 表示网卡处于启动的状态；BROADCAST 表示这个网卡有广播地址，可以发送广播包；MULTICAST 表示网卡可以发送多播包；LOWER_UP 表示 L1 是启动的，也即网线插着呢。MTU1500 是指什么意思 呢？是哪一层的概念呢？最大传输单元 MTU 为 1500，这是以太网的默认值。 

 

网络包是层层封装的。MTU 是二层 MAC 层的概念。MAC 层有 MAC 的头，以太网 规定连 MAC 头带正文合起来，不允许超过 1500 个字节。正文里面有 IP 的头、TCP 的头、HTTP 的 头。如果放不下，就需要分片来传输。 

 

qdisc 全称是queueing discipline，中文叫排队规则。内核如果需要通 过某个网络接口发送数据包，它都需要按照为这个接口配置的 qdisc（排队规则）把数据包加入队列。 

 

最简单的 qdisc 是 pfifo，它不对进入的数据包做任何的处理，数据包采用先入先出的方式通过队列。 pfifo_fast 稍微复杂一些，它的队列包括三个波段（band）。在每个波段里面，使用先进先出规则。 

　　三个波段（band）的优先级也不相同。band 0 的优先级最高，band 2 的最低。如果 band 0 里面有数 据包，系统就不会处理 band 1 里面的数据包，band 1 和 band 2 之间也是一样。 

　　数据包是按照服务类型（Type of Service，TOS）被分配多三个波段（band）里面的。TOS 是 IP 头里 面的一个字段，代表了当前的包是高优先级的，还是低优先级的。 

　　队列是个好东西，后面我们讲云计算中的网络的时候，会有很多用户共享一个网络出口的情况，这个时 候如何排队，每个队列有多粗，队列处理速度应该怎么提升，我都会详细为你讲解。

　　

小结

IP 是地址，有定位功能；MAC 是身份证，无定位功能；

CIDR 可以用来判断是不是本地人；

IP 分公有的 IP 和私有的 IP。

 

参考：刘超老师《趣谈网络协议》