03.计算机网络--- 网络层、IP协议、手工配置IP地址

目录

一.IP协议

1.IP协议介绍

2.IP包头格式

3.IP地址分类

4.子网掩码

5.子网划分

 6.实际中路由划分

7.IP路由汇总

二.手工配置IP地址

1.IP地址分配方式:

2.手工配置IP地址的步骤:

3. 路由器是需要配置IP地址,交换机的接口不需要配置IP地址


根据计算机网络第一章学习可以知道,网络层有许多协议,我主要学习的有IP协议,ICMP协议,ARP协议,以及手工配置IP地址,ping命令、arping命令、路由器,路由分类NAT技术等。网络层在计算机网络中十分重要,如果你感兴趣,就往下看看吧,希望能够对你有所帮助。

一.IP协议

1.IP协议介绍

IP协议: internet protocol 互联网协议

IP地址:其实就是互联网协议中使用的地址

#需要理解一个概念:一个服务器是一台主机,一台电脑也是一个主机,一个主机就是一个节点

IP地址是32位二进制bit,不方便记忆,所以分为4个8位二进制,转换为十进制,IP地址里的数字(10进制)范围是0-255,通常我们看到的IP地址就是由四个8位二进制组成

ipv4:internet protocol version4——》平常的网络里非常常见——》32位

        2^32——》43亿个地址——》IP地址不足--->NAT技术可以解决IP地址不足的问题

ipv6:internet protocol version6——》已经在公网中使用了——》128位——》称为下一代互联网协议

        2^128——》号称给全球每一粒沙子都可以分配一个IP地址

终端数量越来越多:互联网、物联网,导致IPV4分配的IP地址已经不够用了,那为什么IPV6这么多地址,还在使用IPV4?

        因为需要投入更多资金,而且IPV4非常成熟了,可以使用NAT技术来解决IP地址不足的问题

ip地址由两部分组成:

        网络部分(NETWORK)以及主机部分(HOST)

        网络部分可以1段或2段或3段,主机部分也可以3段、2段、1段(二者加起来一共4段就对)

        网段指的就是网络部分,如果所有的IP地址网络部分一样,就说这些IP地址是一个网段的

2.IP包头格式

03.计算机网络--- 网络层、IP协议、手工配置IP地址_第1张图片

版本:IPV4或者IPV6

TTL(Time To Live):生命周期字段,经过一个路由器值减1,为0时,数据包会被路由器丢弃。这样可以防止一个数据包在网络中无限的循环下去。

协议号:用来标识封装的上层数据是UDP还是TCP,UDP是17,TCP是6(QQ使用的是UDP协议,UDP速度更快,但是没那么可靠,非面向连接的,TCP是面向连接的,更可靠,但是速度慢一些)

源IP地址:从哪里来

目的IP地址:到哪里去

IP包头中最重要的两个就是源IP地址和目的IP地址

IP包头封装占约20个字节

3.IP地址分类

IP地址划分为A、B、C、D、E五类:

公网常用的:

        A类:1-126——》11.*.*.*(一个网络部分,三个主机部分)——》容纳的主机:2^24-2=16777216-2=16777214——》只有126个网络——》大型网络

环回loopback——》lo接口 环回接口,环回地址 127.0.0.1

127开头的地址给所有电脑的lo接口使用,来测试TCP/IP协议是否正常,所以A类地址只显示到126

        B类:128-191——》172.16.*.*(二 个网络部分,二个主机部分)——》容纳的主机:2^16-2=65536-2=65534——》只有16384个网络——》中型网络

        C类:192-223——》192.168.0.*(三个网络部分,一个主机部分)——》容纳的主机:2^8-2=256-2=254——》有16777216个网络——》微型网络        【-2是因为全0为网段,全1位广播地址】

D类:给组播地址使用

E类:保留科学研究数据

03.计算机网络--- 网络层、IP协议、手工配置IP地址_第2张图片

 03.计算机网络--- 网络层、IP协议、手工配置IP地址_第3张图片

公网:互联网上使用的,是全球唯一的地址 

私网:相当于一个小的局域网,例如学校的校园网,私网满足了企业用户在内部网络中使用的需求,但是私有地址不能在Internet上使用,出去时通过NAT会转换成公网地址

私有地址包括3组:

        A类:10.0.0.0~10.255.255.255

        B类:172.16.0.0~172.31.255.255

        C类:192.168.0.0~102.168.255.255

解决全球公网IP地址不足的问题:

        1.公司内部使用私有IP地址

        2.使用NAT技术,一个公司使用一个或者多个公网ip上网

                        私有ip---》NAT---〉公网IP

                        公网IP---》NAT--->私有IP

  

环回loopback——》lo接口 环回接口,环回地址 127.0.0.1

127开头的地址给所有电脑的lo接口使用,来测试TCP/IP协议是否正常,所以A类地址只显示到126

0.0.0.0代表本机所有的IP地址,也包括回环地址,如果本机上有多个网卡,那么0.0.0.0就代表所有网卡的IP加上所有的回环地址

0.0.0.0包含127.0.0.1,都代表本机,并且这两个对其他主机都不可见(0.0.0.0代表一个IP集合,无法访问,127是单个IP可以访问)

        

4.子网掩码

子网掩码 --- subnet mask:用来确定IP的网络地址,确定网段的

子网掩码是32个二进制位:

        对应IP地址的网络部分用1表示

        对应IP地址的主机部分用0表示

IP地址和子网掩码作逻辑与运算,得到的就是网络地址(网段)

A、B、C三类地址的默认子网掩码:

        A类:255.0.0.0

        B类:255.255.0.0

        C类:255.255.255.0

(注:网络部分可以向主机部分借位,那时候子网掩码就不是默认这种情况的了)

5.子网划分

子网划分:把大的网络划分成为很多小的网络 --》划分的小网给vlan使用

一个vlan内数据的通信 --> 交换机就可以了

不同vlan内数据的通信 --> 三层交换机或者路由器

子网划分的原因:满足不同网络对IP地址的需求,实现网络的层次性

IP地址分类:有类地址(默认的A、B、C类地址)和无类地址(进行子网划分的IP地址)

子网划分的规则:

        划分的子网个数:2^n n是网络部分向主机部分借位的个数

        每个子网可以容纳的主机数量:2^m-2 m是主机部分剩余的个数

有效IP地址的范围=网段号(网络部分)+主机部分

        主机部分全为0表示网段号

        主机部分全为1表示广播地址(所以计算可容纳主机数量时要减2)

例如将1个标准的c类网络划分为4个子网,则网络部分需要向主机部分借2位(4=2^2),每个子网可以容纳的主机数量是62(2^6-2=62,因为一个网络部分是8个字节,8减去借走的2,还剩6)

再例如将1个标准的c类网络划分为8个子网,则网络部分需要向主机部分借3位(8=2^3),每个子网可以容纳的主机数量是30(2^5-2=30,因为一个网络部分是8个字节,8减去借走的3,还剩5)

03.计算机网络--- 网络层、IP协议、手工配置IP地址_第4张图片

03.计算机网络--- 网络层、IP协议、手工配置IP地址_第5张图片 ​​​​

03.计算机网络--- 网络层、IP协议、手工配置IP地址_第6张图片 ​​​​​​​

03.计算机网络--- 网络层、IP协议、手工配置IP地址_第7张图片 ​​​​​​​inet172.28.192.17 netmask 255.255.240.0 这是一个IP地址,请你计算这个IP所在网段和广播地址,有效IP地址范围

网段:172.128.192.0/20

广播地址:172.28.207.255/20

有效IP地址范围:172.28.192.1~172.28.207.254

网络部分最多可以向主机部分借多少位?

        192.168.212.123/32 --> 借了8位 一个IP地址就是一个网段

        192.168.212.123/30 --> 借了6位 2^2-2=2 刚刚可以有2个IP地址,2个地址1个网段

 6.实际中路由划分

办公室里不同部门需要的主机数量不同,如何划分?

答:不一刀切,慢慢划分

03.计算机网络--- 网络层、IP协议、手工配置IP地址_第8张图片

7.IP路由汇总

        也就是把小网汇合成一个大网(全部进行与运算,取相同的)

10.0.4.0/24 00000100

10.0.5.0/24 00000101

10.0.6.0/24 00000110

10.0.7.0/24 00000111

以上四个小网,汇合之后的大网是:10.0.4.0/22

二.手工配置IP地址

1.IP地址分配方式:

        1.静态配置(手工配置)

        2.动态获得(dhcp服务器分配):就是局域网里的dhcp服务器给我们电脑分配IP地址、子网掩码、网关、dns服务器

DHCP:动态主机配置协议--》帮助电脑配置IP地址、子网掩码、网关、dns服务器

动态主机配置协议(Dynamic Host Configuration Protocol,DHCP)

无线路由器会启用DHCP功能--》帮助电脑配置IP地址、子网掩码、网关、dns服务器

系统默认都是动态获得的,可以通过/etc/sysconfig/network-script/ifcfg-ens33这个文件中的BOOTPROTO="dhcp"来验证。所以我们主要是介绍手工配置IP地址的过程。

2.手工配置IP地址的步骤:

        1.查看系统的版本

[root@slave-mysql ~]# cat  /etc/centos-release
CentOS Linux release 7.6.1810
[root@slave-mysql ~]#

        2.查看系统默认的IP地址和路由表

[root@slave-mysql network-scripts]# ip add   #查看ip地址
1: lo:  mtu 65536 qdisc noqueue state UNKNOWN group default qlen 1000
    link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00
    inet 127.0.0.1/8 scope host lo
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet6 ::1/128 scope host 
       valid_lft forever preferred_lft forever
2: ens33:  mtu 1500 qdisc fq_codel state UP group default qlen 1000
    link/ether 00:0c:29:79:61:8a brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
    inet 192.168.0.27/24 brd 192.168.0.255 scope global noprefixroute ens33
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet6 fe80::20c:29ff:fe79:618a/64 scope link 
       valid_lft forever preferred_lft forever
[root@slave-mysql network-scripts]# ip route  #查看默认网关
default via 192.168.0.1 dev ens33 proto static metric 100 
192.168.0.0/24 dev ens33 proto kernel scope link src 192.168.0.27 metric 100 
[root@slave-mysql network-scripts]# 

        3.进入网卡的配置文件的目录

[root@slave-mysql ~]# cd /etc/sysconfig/network-scripts/
[root@slave-mysql network-scripts]# ls
ifcfg-ens33
[root@slave-mysql network-scripts]#
###ifcfg-ens33  是ens33网卡的配置文件   interface config  接口配置
###ens33是系统里的第一个网卡的名字  
[root@slave-mysql network-scripts]# yum  install  vim -y

        4.修改配置文件

[root@slave-mysql network-scripts]# vim ifcfg-ens33 
BOOTPROTO=none  静态配置ip地址   none 静态配置(手工配置)  dhcp 就是动态获得,别的dhcp服务器给我们的机器分配ip地址
NAME=ens33   网络连接的名字
DEVICE=ens33   网卡的设备名
ONBOOT=yes   开机是否启动(激活)  yes 启动  no 不启动
IPADDR=192.168.0.27  ip地址,网段最好要跟你真实机器的网段保持一致
NETMASK=255.255.255.0  子网掩码
GATEWAY=192.168.0.1    默认网关
DNS1=114.114.114.114   首选DNS服务器地址
DNS2=192.168.0.1      备用DNS服务器地址

        5.重启网络服务,获得新配置的ip

centos7 重启网络服务

        service network restart 重启网络服务

        service NetworkManager stop -->NetworkManager 是一个网络连接管理服务,经常会导致我们的网络配置的ip地址出现服务启动不了,没有获得ip地址

centos8 重启网络服务

        ifup ens33 --》interface up ens33

        [root@slave-mysql network-scripts]# ifup ens33

连接已成功激活(D-Bus 活动路径:/org/freedesktop/NetworkManager/ActiveConnection/23)

        NetworkManager 在centos8里是不能关闭,必须要开启的

 (如果你在手工配置IP地址过程中出现什么问题,欢迎给我留言)

3. 路由器是需要配置IP地址,交换机的接口不需要配置IP地址

给交换机配置IP地址就是给vlan1配置IP地址,默认所有的接口(所有LAN口)都是使用vlan1,但是可以给交换机的WAN口配置IP地址(WAN口的IP地址是拨号获得的)

所有的无线路由器的LAN口的IP地址,就是vlan1的IP地址

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