IPv4/IPv6、DHCP、网关、路由

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IPv4/IPv6

1、IPv4是Internet Protocol Version 4的缩写。IPv6是Internet Protocol Version 6的缩写。
2、IPv6和IPv4都是“互联网协议”，IPv6是用于替代IP协议（IPV4）的下一代IP协议。
3、IPv6的使用，不仅能解决网络地址资源数量的问题，而且也解决了多种接入设备连入互联网的障碍。

IPv4使用32位（4字节）地址，因此全球大概只有43亿个地址。再机上一些地址是为特殊用途所保留的，如专用网络（约1800万个地址）和
多播地址（约2.7亿个地址），这减少了可在互联网上路由的地址数量。随着地址不断被分配给最终用户，IPv4地址枯竭问题也在随之产生。事实上2011年，全球所有43亿个IPv4地址已分配完毕。这意味着没有更多的IPv4地址可以分配给ISP和其他大型网络基础设施提供商，IP地址从此成为一种稀缺的资源。

广泛被接受且已被标准化的解决方案是迁移至IPv6。IPv6的地址长度从IPv4的32位增长到了128位，以此提供了更好的路由聚合，也为最终用户分配最小为2个主机地址的地址块成为可能。迁移过程正在进行，但是其完成仍需要相当的时间。

现在由于IPv6相对较新，IPv4还是大多数Internet运行的基础，很多设备都是配置IPv4。这样的情况下大部分设备都不能够用IPv6进行通信，造成那现在很多个人以及企业等等仍然需要IPv4。 因此，IPv4现阶段仍然很重要，是稀缺资源。

地址定义

在 IP 网络上，如果用户要将一台计算机连接到 Internet 上，就需要向因特网服务提供方 ISP（Internet Service Provider）申请一个 IP 地址。

IP 地址是在计算机网络中被用来唯一标识一台设备的一组数字。IPv4 地址由 32 位二进制数值组成，但为了便于用户识别和记忆，采用了“点分十进制表示法” 。采用了这种表示法的 IP 地址由 4 个点分十进制整数来表示，每个十进制整数对应一个字节。

例如，IPv4 地址使用二进制的表示形式为 00001010 00000001 00000001 00000010，采用点分十进制表示法表示为 10.1.1.2。

IPv4 地址由如下两部分组成：
网络号码字段（Net-id）：IP 地址的网络号码字段用来标识一个网络，网络号码字段的前几位用来区分 IP 地址的类型。
主机号码字段（Host-id）：主机号码字段用来区分一个网络内的不同主机。对于网络号相同的设备，无论实际所处的物理位置如何，它们都是处在同一个网络中。

IPv4地址的特点

1、IP 地址是一种非等级的地址结构， IP 地址不能反映任何有关主机位置的地理信息，只能通过网络号码字段判断出主机属于哪个网络。

2、当一台主机同时连接到两个网络上时，该主机就必须同时具有两个相应的 IP 地址，其网络号码 Net-id 是不同的，这种主机称为多地址主机（Multihomed Host）。主机上的每个接口都对应着一个 IP 地址，因此多接口主机会有多个 IP 地址。

3、在 IP 地址中，所有分配到网络号码 Net-id 的网络都是平等的。

IP 地址解析

一台路由设备用来连接多个网络，具有多个网络的 IP 地址。为保证用户使用 IP 地址进行正常通信，需要满足如下两点：

1、IP 地址只是主机在网络层中的地址，若要将网络层中传送的数据报交给目的主机，必须知道该主机的物理地址，因此必须将 IP 地址解析为物理地址。
2、用户平时不愿意使用难于记忆的 IP 地址，而更愿意使用易于记忆的主机名，因此也需要将主机名解析为 IP 地址。、

在以太网上，主机的物理地址就是指 MAC 地址。将主机名解析为 IP 地址的操作是由 DNS 服务器来完成，而将 IP 地址解析为 MAC 地址的操作是由 ARP 来完成的。

DHCP（动态主机配置协议）是一个局域网的网络协议。

在我们网络里有个“dhcp服务器”，dhcp服务器的作用就是给各个电脑（或手机）自动分配ip地址。

什么是ip地址？DHCP的配置和作用
指的是由服务器控制一段IP地址范围，客户机登录服务器时就可以自动获得服务器分配的IP地址和子网掩码。默认情况下，DHCP作为Windows Server的一个服务组件不会被系统自动安装，还需要管理员手动安装并进行必要的配置。 [1]

DHCP（Dynamic Host Configuration Protocol，动态主机配置协议）通常被应用在大型的局域网络环境中，主要作用是集中地管理、分配IP地址，使网络环境中的主机动态的获得IP地址、Gateway地址、DNS服务器地址等信息，并能够提升地址的使用率。 [2]
DHCP协议采用客户端/服务器模型，主机地址的动态分配任务由网络主机驱动。当DHCP服务器接收到来自网络主机申请地址的信息时，才会向网络主机发送相关的地址配置等信息，以实现网络主机地址信息的动态配置。DHCP具有以下功能： [2]

1. 保证任何IP地址在同一时刻只能由一台DHCP客户机所使用。 [2]
2. DHCP应当可以给用户分配永久固定的IP地址。 [2]
3. DHCP应当可以同用其他方法获得IP地址的主机共存（如手工配置IP地址的主机）。 [2]
4. DHCP服务器应当向现有的BOOTP客户端提供服务。 [2]
   DHCP有三种机制分配IP地址： [2]

1. 自动分配方式（Automatic Allocation），DHCP服务器为主机指定一个永久性的IP地址，一旦DHCP客户端第一次成功从DHCP服务器端租用到IP地址后，就可以永久性的使用该地址。 [2]
2. 动态分配方式（Dynamic Allocation），DHCP服务器给主机指定一个具有时间限制的IP地址，时间到期或主机明确表示放弃该地址时，该地址可以被其他主机使用。 [2]
3. 手工分配方式（Manual Allocation），客户端的IP地址是由网络管理员指定的，DHCP服务器只是将指定的IP地址告诉客户端主机。 [2]
   三种地址分配方式中，只有动态分配可以重复使用客户端不再需要的地址。 [2]
   DHCP消息的格式是基于BOOTP（Bootstrap Protocol）消息格式的，这就要求设备具有BOOTP中继代理的功能，并能够与BOOTP客户端和DHCP服务器实现交互。BOOTP中继代理的功能，使得没有必要在每个物理网络都部署一个DHCP服务器。RFC 951和RFC 1542对BOOTP协议进行了详细描述。 [2]

子网掩码

192.168.1.199

255.255.0.0

这样的掩码，代表192.168.是网络位，另一个地址只要192.168开头就是同网段了
看到这里，应该已经发现规律了，子网掩码几个255，那ip地址的前几段就是网络位

网关

如果目标不是同网段，那么不能直接通信，必须先交给一个中间人，也就是网关设备，由网关设备帮忙转发。

IP

例如，在我们家里常用的地址：192.168.1.2中，192.168.1为网络地址。主机地址位于IP地址的后段，用来标识具体设备。同一网络上的设备都具有唯一的IP地址，只有IP地址唯一才能正常通信。就拿刚才的电话号码来说，只有号码唯一才能真正找到人，在IP地址192.168.1.2中，2就是主机地址。

路由

路由是指路由器从一个接口上收到数据包，根据数据包的目的地址进行定向并转发到另一个接口的过程。

网关和路由

概念理解有错误。首先‘网关’一个大概念，不具体特指一类产品，只要连接两个不同的网络的设备都可以叫网关；而‘路由器’么一般特指能够实现路由寻找和转发的特定类产品，路由器很显然能够实现网关的功能。当然电信行业说的‘路由器’又和家用的‘路由器’两个概念，这个暂且不表。回到题目中你说问的默认网关是什么，默认网关事实上不是一个产品而是一个网络层的概念，PC本身不具备路由寻址能力，所以PC要把所有的IP包发送到一个默认的中转地址上面进行转发，也就是默认网关。这个网关可以在路由器上，可以在三层交换机上，可以在防火墙上，可以在服务器上，所以和物理的设备无关。

网关”是一个概念，“路由器”是一个产品。
路由器可以做网关，防火墙可以做网关，三层交换机可以做网关，一台普通pc可以做网关，甚至一个智能手机也可以做网关。
所以，路由器可以做网关，把家庭局域网和互联网相连。手机可以做网关，手机开了热点，笔记本接进来，手机作为网关把笔记本和互联网相连。防火墙可以做网关，局域网连到防火墙，防火墙把局域网和互联网相连，顺便还能抵抗各种攻击。

光猫，路由，网关

54M的路由器可以扔了，光猫上的无线虽然烂，但比这个好。对于光纤入户的网络，通常是需要使用光猫，因为通常意义上的网关和路由无法处理光纤的信号，光猫在这当中就起到一个调制解调的过程，这个非常类似N年前ADSL猫的概念。当然，现在的光猫都是集成了拨号，路由，IPTV等功能的，如果没有太高的需要，家庭只用光猫是可以的。如果需要更广的无线覆盖、更高效的无线体验，还是加一个好点的无线路由器比较好，毕竟无线路由器的主要功能是无线网络，而光猫的重点是信号的调制解调。