鸟哥私房菜-IP 观念：IP,network,netmask,broadcast,gateway,ARP协议

鸟哥私房菜——IP观念：IP,network,netmask,broadcast,gateway,ARP协议一、IP概述IP（InternetProtocol）即网际协议，是用于在网络中传输数据的基本协议。它为网络中的设备提供了一个唯一的标识，使得数据能够在不同的网络节点之间准确地传输。

在互联网中，每个设备都有一个IP地址。IP地址就像是设备在网络中的"门牌号"，通过它其他设备可以找到并与之通信。IP地址由32位二进制数组成，通常以点分十进制的形式表示，例如192.168.1.1。

IP协议主要负责数据的封装、寻址和路由。当一台设备要发送数据时，IP协议会将数据封装成IP数据包，在数据包中包含源IP地址和目的IP地址等信息。然后，根据目的IP地址，IP协议通过路由算法确定数据包的传输路径，将数据包发送到下一个网络节点，直到到达目的设备。

二、network（网络地址）网络地址是一个网络的起始地址。它用于标识一个特定的网络范围。

例如，对于一个常见的C类网络192.168.1.0/24，其中192.168.1.0就是该网络的网络地址。网络地址的主机位全为0。

网络地址在网络通信中起着重要的作用。它用于确定一个数据包是否属于本地网络。当一台设备要发送数据到另一个网络时，首先会检查目的IP地址与本地网络地址是否相同。如果相同，则说明目的设备在本地网络内，可以直接通过局域网进行通信；如果不同，则需要将数据包发送到网关，由网关进行转发。

三、netmask（子网掩码）子网掩码用于确定IP地址中哪些位表示网络地址，哪些位表示主机地址。

子网掩码也是一个32位的二进制数，通常也以点分十进制的形式表示。例如，对于C类网络，子网掩码通常是255.255.255.0。

在子网掩码中，1表示网络位，0表示主机位。当将IP地址与子网掩码进行按位与运算时，得到的结果就是网络地址。

例如，IP地址192.168.1.100与子网掩码255.255.255.0进行按位与运算：

192.168.1.10011000000.10101000.00000001.01100100255.255.255.011111111.11111111.11111111.00000000结果为：192.168.1.0

子网掩码的作用不仅仅是确定网络地址，它还可以用于划分子网。通过改变子网掩码中1和0的分布，可以将一个大的网络划分为多个较小的子网，从而提高网络的管理效率和安全性。

四、broadcast（广播地址）广播地址用于向网络中的所有设备发送消息。

对于一个网络，广播地址是网络地址的主机位全为1的地址。例如，对于C类网络192.168.1.0/24，广播地址就是192.168.1.255。

当一台设备发送广播消息时，网络中的所有设备都会接收到该消息。广播消息通常用于一些网络发现、配置等操作，比如ARP广播用于解析IP地址对应的MAC地址。

不过，过多地使用广播会导致网络拥塞，因为所有设备都需要处理广播消息。所以在实际网络中，应该尽量减少不必要的广播。

五、gateway（网关）网关是不同网络之间通信的桥梁。

当一台设备要与另一个网络中的设备通信时，如果目的IP地址不在本地网络内，就需要将数据包发送到网关。网关通常是一个路由器设备，它连接着多个不同的网络。

网关会接收来自本地网络的数据包，根据目的IP地址查找路由表，确定数据包的下一跳地址，然后将数据包转发到下一个网络节点，直到数据包到达目的网络。

在配置网络时，需要正确设置网关地址。例如，在一个家庭网络中，路由器的IP地址通常就是网关地址，设备通过设置网关地址来实现与外部网络的通信。

六、ARP协议（地址解析协议）ARP（AddressResolutionProtocol）即地址解析协议，用于将IP地址解析为MAC地址。

在网络通信中，数据链路层使用MAC地址进行数据传输，而网络层使用IP地址进行寻址。当设备要发送数据时，首先需要知道目的设备的MAC地址，以便在数据链路层封装数据包。

ARP协议的工作过程如下：1.当主机A要向主机B发送数据时，首先会检查自己的ARP缓存表中是否有主机B的IP地址对应的MAC地址。2.如果ARP缓存表中没有，则主机A会发送一个ARP请求广播包，该广播包中包含主机A的IP地址和MAC地址以及主机B的IP地址，向本地网络中的所有设备询问主机B的MAC地址。3.本地网络中的所有设备都会接收到这个ARP请求广播包，只有主机B会识别出其中的目的IP地址是自己的，于是主机B会发送一个ARP响应包给主机A，响应包中包含主机B的IP地址和MAC地址。4.主机A接收到主机B的ARP响应包后，会将主机B的IP地址和MAC地址添加到自己的ARP缓存表中，以便下次通信时直接使用。

ARP缓存表中的条目有一定的生存时间，过了生存时间后，相应的条目会被删除。这样可以保证ARP缓存表中的信息始终是最新的。

ARP协议在网络通信中起着至关重要的作用，它确保了IP地址和MAC地址之间的正确映射，使得数据能够在不同层次的网络协议之间顺利传输。

七、IP地址分类1.A类地址第一个字节的范围是0127，默认子网掩码是255.0.0.0。A类地址的网络位有8位，主机位有24位。它适用于大型网络，理论上可以容纳2^242=16777214个主机。2.B类地址第一个字节的范围是128191，默认子网掩码是255.255.0.0。B类地址的网络位有16位，主机位有16位。可容纳2^162=65534个主机，适用于中等规模的网络。3.C类地址第一个字节的范围是192223，默认子网掩码是255.255.255.0。C类地址的网络位有24位，主机位有8位。能容纳2^82=254个主机，常用于小型网络，如家庭网络等。4.D类地址第一个字节的范围是224239，D类地址用于组播。组播是一种一对多的通信方式，多个接收者可以同时接收发送到D类地址的数据包。5.E类地址第一个字节的范围是240255，E类地址保留用于研究和实验等特殊用途。

八、子网划分子网划分是通过改变子网掩码来将一个大的网络划分为多个较小的子网。

例如，对于一个C类网络192.168.1.0/24，默认情况下可以容纳254个主机。如果需要将其划分为两个子网，可以将子网掩码改为255.255.255.128，即/25。

新的子网掩码下，网络位增加了1位，主机位减少了1位。原来的网络192.168.1.0被划分为两个子网：192.168.1.0/25，网络地址为192.168.1.0，广播地址为192.168.1.127，可容纳2^72=126个主机。192.168.1.128/25，网络地址为192.168.1.128，广播地址为192.168.1.255，可容纳2^72=126个主机。

通过子网划分，可以更好地管理网络资源，提高网络的安全性和可扩展性。比如可以将不同部门的设备划分到不同的子网中，减少广播域，增强网络的稳定性。

九、IP地址配置1.静态IP地址配置在Linux系统中，可以通过编辑网络配置文件来配置静态IP地址。例如，对于CentOS系统，可以编辑/etc/sysconfig/networkscripts/ifcfgeth0文件。在文件中设置如下参数：TYPE=Ethernet网络类型为以太网BOOTPROTO=static启用静态IP配置IPADDR=192.168.1.100设置IP地址NETMASK=255.255.255.0设置子网掩码GATEWAY=192.168.1.1设置网关地址DNS1=8.8.8.8设置DNS服务器地址保存文件后，重启网络服务使配置生效：servicenetworkrestart2.动态IP地址配置在Linux系统中，可以使用DHCP（DynamicHostConfigurationProtocol）来获取动态IP地址。安装DHCP客户端软件，如dhclient。执行命令：dhclienteth0（eth0为网络接口名称），系统会向DHCP服务器发送请求，获取动态分配的IP地址、子网掩码、网关、DNS等信息。在Windows系统中，在网络连接属性中选择"自动获取IP地址"和"自动获取DNS服务器地址"，系统会自动从DHCP服务器获取相关配置信息。

十、IP网络故障排查1.检查IP地址配置确认设备的IP地址、子网掩码、网关等配置是否正确。在Linux系统中可以使用ifconfig命令查看网络接口的配置信息，在Windows系统中可以使用ipconfig命令。例如，在Linux系统中执行ifconfigeth0可以查看eth0网络接口的IP地址、子网掩码等信息。2.检查网络连接检查网线是否插好，无线设备的WiFi连接是否正常。对于有线连接，可以检查网线两端是否插紧，网络接口指示灯是否正常闪烁。3.测试网络连通性在Linux系统中可以使用ping命令测试与其他设备的连通性。例如，ping192.168.1.1，如果能收到回复说明网络连接正常。在Windows系统中同样可以使用ping命令进行测试。4.检查ARP缓存表在Linux系统中可以使用arpa命令查看ARP缓存表。如果ARP缓存表中没有目标设备的正确映射信息，可能会导致通信问题。可以通过执行arpd[IP地址