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
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
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）
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
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 -y4.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