IP地址、子网掩码、默认网关、DNS服务器

IP地址、子网掩码、默认网关、DNS服务器

记录一下又一次修电脑的经历，新换了个实验室，老师给拿了一个小纸条，上面记录着一串ip地址、子网掩码、网关和DNS，让把实验室的网配一下，说的很简单，就把上面的地址照着敲一遍就好了。我一看，这不就是电脑网络连接IPV4需要设置的那些东西。所以就很好奇的又复习了一遍这些知识，之前都忘得差不多了。以后还是得多记笔记，方便复习。忘性太大。

1、IP地址

• 概述
  计算机要实现快速网络通信，就必须有一个快速定位的网络地址。ip地址就是这么的一个存在，为了在茫茫的网络中，快速定位到你这台机器的唯一身份ID。就好像送快递的得知道你的地址才能给你送东西。
• IP地址的组成
  (1) 按照TCP/IP协议规定，IP地址用二进制表示，每个IP地址长32bit，32比特，换算成字节就是4字节。
  比如：00001010 00000000 00000000 00000001
  处理起来太费劲，所以为了方便表示，常用10进制形式表示，中间使用"."分开不同的字节。于是上面的就可以表示为 10.0.0.1
  (2) IP地址 = 网络地址+主机地址，当想要找到你这台主机的时候，首先先找到网络地址，然后根据网络地址在找到你的主机地址。通常网络会分成很多的子网络，每个子网络也都有自己的网络地址，每个子网络由很多计算机组成（也可以包含另外一个子网络）。这么划分就好像为什么会有行政区划（国家、省市区、街道等等）的划分一个道理，为了更高效的管理。
  (3) 假如有一个IP地址是 192.168.100.168，子网掩码 255.255.255.0，那么，
  192.168.1.168（IP地址） = 192.168.1.0 (网络地址) + 0.0.0.168（主机地址）
  计算方法是这样的：
  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
  将二者进行与运算
  　　　　　11000000.10101000.00000001.10101000
  与运算　　11111111.11111111.11111111.00000000
  结果是　　 11000000.10101000.00000001.00000000
  结果换算成十进制： 192.168.1.0

2、子网掩码(subnet mask)

子网掩码与IP地址是一起出现的，子网掩码的作用就是为了标识IP地址的网路地址和主机地址。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。

子网掩码是用来判断任意两台计算机的ip地址是否属于同一子网络的根据。最为简单的理解就是两台计算机各自的ip地址与子网掩码进行and运算后，得出的结果是相同的，则说明这两台计算机是处于同一个子网络上的，可以进行直接的通讯

• 概述
  子网掩码又叫网络掩码、地址掩码、子网络遮罩，是一个 32bit（4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。
• 规则
  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, 对应的主机地址：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
• 其他信息
  对于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。
• 通过子网掩码计算网络地址
  计算过程是这样的:
  1. 将IP地址和子网掩码都换算成二进制；
  2. 将两者进行 “与运算”，得到网络地址。
     计算过程：上下对齐, 1位1位的算, 1与1=1 , 其余组合都为0
     　　　　　　　　　　1 0 1 0
     　　　　　与运算　　1 0 1 1
     　　　　　-------------------
     　　　　　结果　　　1 0 1 0　　　　
     假设 IP地址为 192.168.1.168，子网掩码为 255.255.255.0， 则网络地址换算步骤如下:
     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

• 实践
  以用网线直接将两台计算机连起来为例：
  
  下面是几种IP地址设置, 看看在不同设置下网络是通还是不通.

实验编号	1号机器			2号机器			网络连通
	IP地址	子网掩码	网络地址	IP地址	子网掩码	网络地址
1	192.168.0.1	255.255.255.0	192.168.0.0	192.168.0.200	255.255.255.0	192.168.0.0	Y
2	192.168.0.1	255.255.255.0	192.168.0.0	192.168.1.200	255.255.255.0	192.168.1.0	N
3	192.168.0.1	255.255.255.192	192.168.0.0	192.168.0.200	255.255.255.0	192.168.0.192	N

3、网关

假设有两个网络：
　　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
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。

• 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。

4、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 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查询过程
  （1）在浏览器中输入www.qq.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。
  （2）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。
  （3）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。
  （4）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。
  （5）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(qq.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qq.com域服务器，重复上面的动作，进行查询，直至找到www.qq.com主机。
  （6）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。
  参考：https://www.cnblogs.com/iceJava/p/5372033.html