IP地址、子网掩码、网关、DNS的关系及sicket的常识

1、什么是IP地址

( 32=4*8 ; 255(D)=1111 1111(B) =2⁸-1 )
所谓IP地址就是给每个连接在Internet上的主机分配的一个32bit地址。按照TCP/IP协议规定，IP地址用二进制来表示，每个IP地址长32bit，比特换算成字节，就是4个字节。例如一个采用二进制形式的IP地址是“00001010000000000000000000000001”，这么长的地址，人们处理起来也太费劲了。为了方便人们的使用，IP地址经常被写成十进制的形式，中间使用符号“.”分开不同的字节。于是，上面的IP地址可以表示为“10.0.0.1”。IP地址的这种表示法叫做“点分十进制表示法”，这显然比1和0容易记忆得多。

什么是子网掩码
（默认子网掩码就是网络的标识长度置1，主机标识的长度置0，32位IP剩余不用位置，置为默认值）
（即网络地址置1，主机地址置0，32位IP剩余不用位置1）

IP地址分类：按网络的标识长度，主机标识的长度，32位IP剩余不用位，置为默认值
，

子网掩码就是判断两个IP地址，是不是在同一个网段(或称子网)，在同一网段的两个地址，可以直接通信。
子网掩码(subnet mask)又叫网络掩码、地址掩码、子网络遮罩，
它是一种用来指明一个IP地址的哪些位标识的是主机所在的子网以及哪些位标识的是主机的位掩码。
子网掩码不能单独存在，它必须结合IP地址一起使用。子网掩码只有一个作用，就是将某个IP地址划分成网络地址和主机地址两部分。

2、什么是网关

路由：是指分组从源到目的地时，决定端到端路径的网络范围的进程
调制解调器：把计算机的数字信号翻译成可沿普通电话线传送的模拟信号
网关(Gateway)又称网间连接器、协议转换器。网关就是一个网络连接到另一个网络的“关口”。也就是网络关卡。
所有网络都有一个边界，限制与直接连接到它的设备的通信。因此，如果网络想要与该边界之外的设备，节点或网络通信，则它们需要网关的功能。网关通常被表征为路由器和调制解调器的组合。
网关在网络边缘实现，并管理从该网络内部或外部定向的所有数据。当一个网络想要与另一个网络通信时，数据包将传递到网关，然后通过最有效的路径路由到目的地。除路由数据外，网关还将存储有关主机网络内部路径的信息以及遇到的任何其他网络的路径。

3、默认网关地址

一般默认1地址为默认网关地址如下：
A的默认网关地址192.168.1.1
B的默认网关地址192.168.2.1

假设我们有两个网络：

• 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
  

4、什么DNS

DNS 是域名系统 (Domain Name System) 的缩写，是因特网的一项核心服务，它作为可以将域名和IP地址相互映射的一个分布式数据库，能够使人更方便的访问互联网，而不用去记住能够被机器直接读取的IP数串。

尽管IP地址能够唯一地标记网络上的计算机，但IP地址是一长串数字，不直观，而且用户记忆十分不方便，于是人们又发明了另一套字符型的地址方案，即所谓的域名地址。IP地址和域名是一一对应的，这份域名地址的信息存放在一个叫域名服务器(DNS，Domain name server)的主机内，使用者只需了解易记的域名地址，其对应转换工作就留给了域名服务器。域名服务器就是提供IP地址和域名之间的转换服务的服务器。
没有域名的情况下可以使用IP+端口号访问

国际域名
com域名，国际最广泛流行的通用域名格式。国际化公司都会注册·com域名，当然也可以选择以·net/.org为结尾的国际域名。例如表示工商企业的.com，表示创意创新的.xyz，表示网络提供商的.net ，表示团体组织的.org 等域名后缀都没有使用范围限制。（“org”是英文“organization(组织)”的缩写。意思是：各类组织机构或非盈利团体性质的域名。在注册方面，org域名的资格没有任何限制，任何一个国家的个人或企业均可注册。）

国内顶级域名
国内域名，又称为国内顶级域名（national top-level domainnames，简称nTLDs），即按照国家的不同分配不同后缀，这些域名即为该国的国内域名。中国国家顶级域名即是.cn，.cn域名由国家 工业和信息化部 管理，.cn域名注册的管理机构为 中国互联网信息中心 （ CNNIC ）。 截至2008年6月底，“.cn”域名注册量达到1218.8万个，超过德国·de 域名

5、IP地址、子网掩码、网关、DNS的关系

IP地址，标示你电脑的身份！子网掩码，可以标示子网划分的情况，所属子网。默认网关，数据包默认选择的出口！一般是你的路由器地址！DNS服务器，把网站的域名转换成计算机能看懂的IP地址！简单来说，子网掩码 就是判断两个IP地址，是不是在同一个网段(或称子网)，在同一网段的两个地址，可以直接通信。不管是通过IP地址也好，还是通过“计算机名”，都是可以的。如果两个IP地址，不在同一网段，这时候，要想通过IP地址访问另一网段的计算机(也是IP地址)，就需要网关地址。网关地址就是出口的地址，而且，网关地址，是你最近的一个出口的地址。网关地址总是与你的计算机的IP地址是同一网段的。这一点是非常重要的。如果两台计算机，不在同一网段，如果想使用计算机名(就是类似于compute1、cp2之类的名称，称为NetBIOS名称)，这时候，必须要使用WINS服务器来解析(或者手动编辑本机的hosts文件)，这就是WINS服务器的作用。

6、到底IPv4有多少个地址

私有IP地址段(可重复被使用，动态分配的，有分配自然也有回收)：
A类：10.0.0.0到10.255.255.255 1658万个
B类：172.16.0.0到172.31.255.255 97.5万个
C类：192.168.0.0到192.168.255.25 6.5万个
公网IP地址段(不可重复被使用)：
A类：1.0.0.0----9.255.255.255 1.5亿个
11.0.0.0-----126.255.255.255 19.07亿个
B类：128.0.0.0-----172.15.255.255 0.43亿个
172.32.0.0-----191.255.255.255 2.9亿个
C类：192.0.0.0-------192.167.255.255 0.1亿个
192.169.0.0-----223.255.255.255 1.68亿个

合计约25.68亿个可用公网IP地址、理论上是255255255*255约42亿多个IP，
除去私有网段、网络ID、广播ID、保留网段、本地环回127.0.0.0网段、组播224.0.0.0网段、实际可用就是25.68亿。

私有IP地址段是为了不至于每个PC手机都占有一个公网IP专门预留的、可以被每个家庭每个企业重复使用的、不可以被路由出去的，除非哪个公司有超过1600万台设备。

事实上全国人民有多少办公电脑和个人手机的IP地址都集中在192.168.1.0这种C类IP地址网段的254个IP地址上。即全国人民更多时候在254以内的团体中，这也是因为254以内的团体光是家庭就是多少亿了，就是说家庭随处可见，254人以上的公司学校等不能随处可见

有许多小微型企业安装的是没有固定IP的宽带、家用宽带几乎全部是没有固定IP的、也就是说外网的固定IP是从运营商动态获取的、估计相当于3个宽带共用1个公网IP地址吧、中国没有固定IP的宽带不知道有没有5亿户、大概需要将近2亿个公网IP。再加上大中型企业有许多开通专线和带公网IP的宽带、比如百度阿里这样的企业每个需要100个公网IP、上市公司每个需要10个固定IP、中型企业需要2个、还有各个运营商的服务器、路由器也需要，全国加起来3亿个应该是足够的。（中国没有固定IP的宽带用户，企业的数量都在变化，这里就是对本世纪某年的统计，不对，是估计）

还有个原因是IANA机构分配IP并不是每个按每个国家人口平均的，美国的可能用不完、亚洲欧洲的可能不够用。

IPV6的IP总数为：2的128次方个，即3.40282367 × 10的30次方亿个。可以标识地球的每一粒沙子，即标识地球上所有沙粒作为节点的网络
IPV4的IP总数为：2的32次方个，即43亿个。可以标识有43亿个节点的网络。

一个疑问：如果43个节点，每个节点都是一个网络的网络，接着网络的网络的节点又是网络，通过三层就就可以标识更多的机器。
个人认为是：因为公司这一层的子网络数量已经将ABCDE的所有网络号分配完了，只能开启IP版本6。开启IP版本6进行唯一标识的成本和效率，都比分层好，因为分层要中继进行中转，费时费硬件（硬件要钱）。开启IP版本6一劳永逸
使用v4的可以和V4的进行通信，使用v6的可以和V6的进行通信。V4和V6和根据报文格式进行转换，达到V4和V6通信。当v4慢慢没有再使用，就完全过度到了V6。

7、讲了网络层的IP地址后，提一下网络分层架构(七四层协议)

应用层是报文
传输层也叫报文段

不同层的网络硬软件，根据头部确定使用的是本层的那个协议，再根据头部确定用这协议做什么动作
WLAN：无线局域网。LAN：局域网

每个分层上的协议规定了该分层中数据首部的格式，以及首部顺序与处理数据的顺序

相互直连的设备之间使用MAC地址实现传输，MAC也叫物理地址或硬件地址，物理层头部有MAC地址，MAC+帧=比特流

最后：

网络分层架构(七四层协议)就只简单的到此为止

8、sicket套接字

邮政服务接口：是一套规则告诉员工做，
1）信入信封
2）信封写姓名，写地址，写邮编，贴邮票，入邮箱
sicket接口：是一套规则编写成程序给机器做。
1）…
2）…
所谓套接字 (Socket)，就是对网络中不同主机上的应用进程之间进行双向通信的端点的抽象。. 一个套接字就是网络上进程通信的一端，提供了应用层进程利用网络协议交换数据的机制。. 从所处的地位来讲，套接字上联应用进程，下联网络协议栈，是应用程序通过网络协议进行通信的接口，是应用程序与网络协议根进行交互的接口

IPv4是32位的数值，用于标识整个网络中众多的主机
端口号是16位的数值，用于标识整个网络中的某个主机的众多的网络进程的一个，其实更形象地说是用于标识整个网络中的某个主机的众多的网络服务的一个

Socket有时是源IP,源端口，目的地IP,目的地端口四组值的一种组合。这种组合肯定有多个，在操作系统中用一些整数值代表一些Socket，即代表各种组合。

因特网标准协议的周知端口号的列表：

应该可以说：
把远程登录等人需要的机器提供的服务，编程成程序，在操作系统调度中就有了进程的概念

9、实现通信与在不在同一子网的关系

1）在同一子网即网段中的通信

可以直接通信- - -硬件支持是交换机
关键是以太网的特性：本网段所有主机都能收到本网段任意一个主机的数据包和子网中的机器有出厂就有的唯一标识：MAC地址
通过子网掩码计算一下，发现源IP和目标IP恰好在同一个IP网络内，那么它想要得到目标主机B的MAC地址就有办法了，首先主机A就向本网段发过一个ARP请求，这个ARP请求包中包括主机A的源IP地址，源MAC地址，目标主机B的IP地址，而目标MAC地址为广播MAC地址（全部为F），因为我们要找的就是目标MAC，所以这里用广播MAC地址，又因为是以太网，所以整个局域网的所有主机都能收到这个请求MAC地址的数据包，当然主机B也能收到，因此在主机B收到此ARP请求后，立即构建一个包括自己的MAC地址的ARP回应包，回应给主机A，当主机A收到这个ARP回应后，终于完成了找寻目标MAC的重大任务，从而把目标主机B的MAC地址正确封装进上面还未封装结束的正准备发给主机B的数据包，在这时，源IP和源MAC以及目标IP和目标MAC都已正确存在于数据包中，那么这里主机A向网络内发出这些数据包，因为目标地址在本网段，所以本网段所有主机都能收到这个数据包（这是以太网的特性），最后只有真正的目标主机B能够打开这些数据包，在此，同网段两台主机之间的通信就此圆满结束！

2）在不同子网即网段中的通信

详情去研究七四层协议)或参考链接：https://www.cnblogs.com/iancloud/p/15014856.html

附录图集：
1、虚电路

2、面向连接与无连接

3、分组交换网络：虚电路网络 、数据报网络

这里的有连接就是实实在在的通过介质连接。不是借助它层的帮助建立的连接。
4、接入网
接入网应该是物理层或数据链路层

5、互联网结构

6、丢失的分组是否重传
丢失的分组，可能在源主机重传，也可能上一跳重传，也可能根本不重传
TCP协议丢失的分组源主机要重传，UCP协议丢失的分组源主机不重传
数据链路层要支持重传就要每次收到数据先保存，再发给下一条（下一节点）

7、吞吐量与宽带


1Mb/s=1000*1000b/s=1000Kb/s=1000/8KB/s=125KB/s
理论上1M（即1Mb/s）宽带理论速率是：125KB/s（即1000Kb/s），实际速率（吞吐量）大约为40—100kB/s；(其原因是受用户计算机性能、网络设备质量、资源使用情况、网络高峰期、网站服务能力、线路衰耗，信号衰减等多因素的影响而造成的)。4M（即4Mb/s）的宽带理论速率是：500KB/s，实际速率（吞吐量）大约为200—440kB/s 。上行速率是指用户电脑向网络发送信息时的数据传输速率，下行速率是指网络向用户电脑发送信息时的传输速率。比如用FTP上传文件到网上去，影响上传速度的就是“上行速率”；而从网上下载文件，影响下载速度的就是“下行速率”。当然，在实际上传下载过程中，线路、设备(含计算机及其他设备)等的质量也会对速度造成或多或少的影响。

8、流量强度和排队延时

9、TCP的可靠数据传输
一个可靠数据传输协议：rdt3.0
该数据传输协议的要点：检验和、 序号、 定时器、 肯定和否定确认分组（“肯定确认” (ACK)
和“否定确认” (NAK）
因为分组序号在0和1之间交替， 因此rdt3.0有时被称为比特交替协议
它是一种停-等操作。
不断实时测量往返延时，不断执行固定的公式计算出新的超时时间。



一种可靠数据传输协议：流水线
两种通用的流水线协议：回退N步(GBN)和选择重传(SR)
10、TCP流量控制

11、为什么不采用两次握手

12、TCP的三次握手与关闭连接


13、拥塞控制的两种思路：1）在两端推断处理 2）让路上的节点往分组写反馈信息

14、网络层的数据平面、控制平面
传统上：
数据平面：转发，IP协议
控制平面：路由，路由选择算法，分布式
数据平面与控制平面的联系：通过路由选择算法得到路由表，交给IP协议进行匹配表项转发

现代SDN上：
数据平面：动作(改字段、转发、返回、丢弃等)，IP协议
控制平面：路由，单一的SDN控制器接收所有它控制的分组交换机的信息，给每个分组交换机发送流表
数据平面与控制平面的联系：数据平面根据SDN控制器发给它的流表做动作

15、IP数据报格式

16、子网数量

互联网的路由不是对单个地址做路由，计算负担太重，算不明白。一个子网在路由器中就只有一个表项。
特别的还要进一步减少计算量，进行聚集，将下图中的3个子网，就可以看成一个整体向外路由。
本来它就是通过同一个路由器向外路由。

在一个子网中的IP地址分配

也可以ping一下查找空闲的IP地址，再自己配置。

17、一个子网中的若干节点是如何连接到一起的
交换机的部分特性：

• 学习：以太网交换机了解每一端口相连设备的MAC地址，并将地址同相应的端口映射起来存放在交换机缓存中的MAC地址表中。
• 转发/过滤：当一个数据帧的目的地址在MAC地址表中有映射时，它被转发到连接目的节点的端口而不是所有端口（如该数据帧为广播/组播帧则转发至所有端口）。
• 消除回路：当交换机包括一个冗余回路时，以太网交换机通过生成树协议避免回路的产生，同时允许存在后备路径。
  

局域网内同一网段的可以直接通信，不同网段的不可以直接通信
局域网、网段、子网的区别
参考https://zhidao.baidu.com/question/1643821847176673500.html