【学习笔记】 IPv4地址、NAT与子网掩码、子网划分

PPT截自王道考研教程

一. IP地址

• 可以理解成上网设备的身份证号
• 唯一
• 点分十进制：只是便于人观看
• 每一个接口都有一个IP地址。
  

① 在例子中理解

• 图中有三个路由器（蓝色带箭头的logo)，每个路由器都有三个接口（对应3个IP地址）
• 路由器之间，没有主机的网络也算网络，称为无编号网络。
• 最左边有两台主机的网络，可以看作LAN1，网络IP地址为222.1.3.0。
  以此类推，最上的三台主机网络可看作LAN2，网络IP地址为222.1.1.0。
  总的来说，网络的主机号为0，网络号和网络中的主机相同。
  

③ IP地址的分类

• 最前面的虚线位，用于标识IP地址的类型。比如A 0，B 10。
• D类本篇文章暂且不谈
• 分类的原因是：网络的类型有很多，不同网络对主机数量的需求不同。
  

④ 特殊IP地址

下列序号对应表中各行

1. 即 0.0.0.0，自身主机。
2. 比如 0.0.0.1，由于是同一网络内，因此可以网络号直接写全0。
3. 即255.255.255.255，可以用于向本网所有主机发送一个广播分组。
   路由器不转发是因为：路由器可隔离广播域
4. 比如①中的222.1.3.0，表示一个网络
5. 也是广播地址，和3的差别在于：直接广播地址只对特定网络传播，不对内部。
6. 不会发出到网络，用于软件测试、端口测试等。
   

⑤ 私有IP地址

只适用于内部网，而不被路由器所认可

• A网段：10，仅一个
• B网段：172.16 ~ 172.31，共32个
• C网段：192.168.0 ~ 192.168.255，共256个
  

⑥ 各类IP的对比

-1、-2的情况主要是去掉了④中的特殊IP

• A：最大主机减去全0（自身主机）、全1（广播）；最大网络减去全0（本网络），127（环回）
• B：相对于A，少了一个环回的情况
• C：同B
  

二. NAT

和一.⑤中的私有IP地址相关。可以让私有IP地址连接到外部网络。
需要有一个安装了NAT的、至少有一个有效外部全球IP地址的路由器。

• 对于内部IP发送的数据报，NAT路由器会转换其源地址及端口，换成有效的IP。
• 对于外部发回的数据报，NAT服务器会转换其目的地址，到本应发送的内部IP。
  

三. 子网划分与子网掩码

① 子网划分

划分原因：

划分方法：
外部并不了解内部的子网划分

② 子网掩码

就是一个11…100…0格式的一串数字，1的个数由网络号决定。
如下图，可见子网掩码的1个数和网络号长度一致。
子网掩码与IP地址逐位相与，即可得到子网网络地址。

例题1

• 首先255.255.和141.14进行与操作结果肯定是141.14
• 然后.24和.0相与，结果肯定是0.
• 目前结果可以看作是141.14.xxx.0，只需要用.72和.192的二进制相与即可得出结果。
• 最终结果为：141.14.64.0

注意：不同子网掩码，得出的网络地址结果可能是一样的。

常用二进制_十进制转换表

例题2

• 首先直接IP地址与子网掩码相与，得出结果180.80.76.0
• 然后由于发送广播分组，可知主机号全1。由子网掩码的二进制形式，可知主机号占10位。
• 因此，10位全1主机号中8位让点分十进制中最后一格为255，2位让倒数第二格加三（11为3）
• 也就是180.80.76+3.255 => 180.80.79.255

③ 使用子网时路由的转发

• 首先路由器会提取数据报中的目的IP地址，如果有对应的IP，就直接交付（1 & 2）
• 否则，路由会检查有没有目的地址为该地址的特定主机路由（比较特殊，发现则直接走这个路线）
• 如果还不行，就会检查路由表中所有的目的地址，看看能不能对上。（4）
• 如果4也不行，就会转给默认路由。默认路由会转给下一个路由，下一个路由不行就下下个路由。
• 一直不行，在TTL结束后丢弃该数据报。（6）