计算机网络笔记-IPv4地址相关

为了更好的理解管理实验室服务器，补习一下计算机网络知识。

网络层概述

IPv4地址

除K取余法10转K进制（从下往上看）、凑值法

IPv4地址的分类

分类编址的IPv4地址

A类 1-126 B类128-191 c类192-223

A类第一位必须取0且共占8位，所以1-126作为A类网络号，0不指派，127为本地回环地址
B类前两位必须是10且共占16位，所以128-191．0-255作为B类网络号

C类前三位必须是110且共占24位，192-223为C类

几个特殊的IP地址的作用

本地回环地址的作用：

IP地址分配方案

主机和路由器每个接口都需要一个IP地址，交换机则不需要。所以黄色区域需要65534+1个IP地址因此选择A类网络号，同理蓝色需要254+1需要选择B类网络号。

子网掩码-划分子网

为了有效合理的使用ip地址，防止IP地址的浪费，比如A类网理论上只有126个，但是使用子网掩码的方式把1个A类网又可以分解成多个子网，使IP地址的分配更合理（如下一个C类网分成2个子网）
子网掩码的作用：子网掩码是借用主机号其中一部分比特来当做子网的编号。

上图起始段是218，为C类网，占用3个段，那么第4段为主机号，所以子网掩码前3段都是255，如果使用最后一个段为128进行子网划分，即10000000，把第一个比特当做划分依据，称作子网号，就可以把该C类网划分成2个子网。

无分类编址的IPv4地址（斜线记法）

（子网掩码要保证与网络前缀相与得1，这里20-24比特处是网络前缀，所以掩码部分都得取1，剩下取0）
路由聚合（把几个网络聚合成一个拥有共同前缀的网络）

定长的子网掩码

需求是划分5个，所以最少需要借用3比特来划分子网。也就是8个，有3个浪费掉了，并且划分给每个子网的IP地址数相同，如果某子网只需要2个ip地址，划给了10同样也会造成浪费。

变长的子网掩码

默认网关

子网掩码255.255.255.128把该网络分成了左右两个子网，如果左边子网要发送数据到右边子网，IP数据报需要通过路由器转发，因此我们能将路由器的0端口的IP地址指定给每个主机当默认网关，这样左边每个主机要发送给右边主机的数据都会通过0端口路由器查路由表发送出去

IPv4数据报的首部格式

如何根据封装好的以太网数据帧找到MAC地址和IP地址？
帧是在数据链路层传输的，所以他已经封装好了IP地址和MAC地址。
这是IP数据报形式，其中封装了目的和源IP地址以及其他信息。
（一行是32bit=4个字节。目的IP地址在16字节之后的4个字节，所以目的IP地址存在于该IP数据报的第16-20字节上 。）

IP数据报传到数据链路层会被封装成以太网帧，这是封装好的太网帧的结构

这是以太网帧的结构中帧具体内容。

把以太网数据帧内容对照着以太网帧结构来看，前6B代表目的MAC地址

以此类推目的IP地址，在6B+6B+2B+4*4B=30字节 ，之后的4个字节是目的IP地址。

虚拟专用网VPN与网络地址转换NAT

两个部门内部分配的都是私有IP地址，无法访问外部的因特网，但是内部可以互相访问，如果想要A与B相互访问，需要通过路由器上的IP地址去访问。
为了防止IPv4地址空间耗尽提出了网络地址转换NAT技术
NAT把内网的私有IP地址转换成路由器上的公网IP地址
参考解释NAT