互联网测试人员该知道的网络小知识

    当今社会家庭生活，职场工作都离不开电脑。我们需要电脑，但是仅仅我们自己一台电脑是无法满足我哦们的生活与工作需求的，通过网线我们可以把很多台电脑连接起来，在办公室可以访问一个公司局域网，也可以访问全球因特网网站，在家里我们也可以访问公司的网络，也可以问全球因特网网站，这都是归功于互联网网络技术。

 今天我们就来聊聊网络技术的一些基础知识。

1. MAC（Media Access Control，介质访问控制）地址，或称为物理地址，也叫硬件地址，用来定义网络设备的位置，MAC地址是网卡出厂时设定的，是固定的（但可以通过在设备管理器中或注册表等方式修改，同一网段内的MAC地址必须唯一）。MAC地址采用十六进制数表示，长度是6个字节（48位），分为前24位和后24位。   

      

   a、MAC地址分类

     1）单播 MAC 地址是指第一个字节的最低位是 0 的 MAC 地址。(常用于手机，电脑，路由器，交换机)， 你看看你的电脑 是不是？

        
   

   2）组播 MAC 地址是指第一个字节的最低位是 1 的 MAC 地址。（常用于 iPTV电视等 ）
     

   3）广播 MAC 地址是指每个比特都是 1 的 MAC 地址。广播 MAC 地址是组播 MAC 地址的一个特例。

     

         b、MAC 地址举例

   

          c、 MAC 地址也可以用于网站访问流量权限控制。（绑定某个mac地址的电脑访问网站）

2. IP地址（Internet Protocol Address），缩写为IP Adress，是一种在Internet上的给主机统一编址的地址格式，也称为网络协议（IP协议）地址。它为互联网上的每一个网络和每一台主机分配一个逻辑地址。IP协议目前有两个版本IPv4 与 IPv6 ，目前IPv6接触很少。我们了解我们目前常用的IPv4就算了。   

     

          a、IP地址的分类，IP地址分A、B、C、D、E五类，其中A、B、C这三类是比较常用的IP地址，D、E类为特殊地址。 

       

           

         ①、A类地址

  1. A类地址第1字节为网络地址（最高位固定是0），另外3个字节为主机地址。
  2. A类地址范围：1.0.0.0 - 126.255.255.255，其中0和127作为特殊地址。
  3. A类网络默认子网掩码为255.0.0.0，也可写作/8。
  4. A类网络最大主机数量是256×256×256-2=166777214（减去1个主机位为0的网络地址和1个广播地址）

        在计算机网络中，主机ID全部为0的地址为网络地址，而主机ID全部为1的地址为广播地址，这2个地址是不能分配给主机用的。

       

       ②、B类地址

  1. B类地址第1字节（最高位固定是10）和第2字节为网络地址，另外2个字节为主机地址。
  2. B类地址范围：128.0.0.0 - 191.255.255.255。
  3. B类网络默认子网掩码为255.255.0.0，也可写作/16。
  4. B类网络最大主机数量256×256-2=65534。

      ③、C类地址

  1. C类地址第1字节（最高位固定是110）、第2字节和第3个字节，另外1个字节为主机地址。
  2. C类地址范围：192.0.0.0 - 223.255.255.255。
  3. C类网络默认子网掩码为255.255.255.0，也可写作/24。
  4. C类网络最大主机数量256-2=254。

      

     ④、D类地址

  1. D类地址不分网络地址和主机地址，它的第1个字节的最高位固定是1110。
  2. D类地址用于组播（也称为多播）的地址，无子网掩码。
  3. D类地址范围：224.0.0.0 - 239.255.255.255。

      

       ⑤、E类地址

  1. E类地址也不分网络地址和主机地址，它的第1个字节的最高位固定是11110。
  2. E类地址范围：240.0.0.0 - 255.255.255.255。
  3. 其中240.0.0.0-255.255.255.254作为保留地址，主要用于Internet试验和开发，255.255.255.255作为广播地址。

       b、IP地址总结学习思维导图如下：

        

                

b、保留的特殊IP地址

以下这些特殊IP地址都是不能分配给主机用的地址：

  • 主机ID全为0的地址：特指某个网段，比如：192.168.10.0 255.255.255.0，指192.168.10.0网段。
  • 主机ID全为1的地址：特指该网段的全部主机，比如：192.168.10.255，如果你的计算机发送数据包使用主机ID全是1的IP地址，数据链层地址用广播地址FF-FF-FF-FF-FF-FF。
  • 127.0.0.1：是本地环回地址，指本机地址，一般用来测试使用。回送地址(127.x.x.x)是本机回送地址(Loopback Address)，即主机IP堆栈内部的IP地址。
  • 169.254.0.0：169.254.0.0-169.254.255.255实际上是自动私有IP地址。
  • 0.0.0.0：如果计算机的IP地址和网络中的其他计算机地址冲突，使用ipconfig命令看到的就是0.0.0.0，子网掩码也是0.0.0.0。

保留的特殊IP地址思维导图如下：

       

c、公网和私网IP地址

公网IP地址
公有地址分配和管理由Inter NIC（Internet Network Information Center 因特网信息中心）负责。各级ISP使用的公网地址都需要向Inter NIC提出申请，有Inter NIC统一发放，这样就能确保地址块不冲突。

私网IP地址
创建IP寻址方案的人也创建了私网IP地址。这些地址可以被用于私有网络，在Internet没有这些IP地址，Internet上的路由器也没有到私有网络的路由表。

  • A类：10.0.0.0 255.0.0.0，保留了1个A类网络。
  • B类：172.16.0.0 255.255.0.0～172.31.0.0 255.255.0.0，保留了16个B类网络。
  • C类：192.168.0.0 255.255.255.0～192.168.255.0 255.255.255.0，保留了256个C类网络。

PS：私网地址访问Internet需要做NAT或PAT网络地址转换

公网和私网IP地址思维导图如下：

 

d 、常用C类IP地址详解

           以下是我们window系统电脑的IP设置。

           

1）、IP地址格式和表示

在计算机二进制中，1个字节 = 8位 = 8bit（比特）

①IP地址格式和表示

IP地址(IPv4)由32位二进制数组成，分为4段（4个字节），每一段为8位二进制数（1个字节）
每一段8位二进制，中间使用英文的标点符号“.”隔开

计算机实际上是只识别二进制的ip地址的，由于二进制数太长，为了便于记忆和识别，把每一段8位二进制数转成十进制，大小为0至255.
IP地址的这种表示法叫做“点分十进制表示法”。
IP地址表示为：xxx.xxx.xxx.xxx
举个例子：192.168.31.101 就是一个IP地址的表示。

②理解2的指数幂

2的幂也称为2的指数，还可以称为2的次方，如2的2次方、2的3次方等等，任何数的0次方都等于1。
在IP地址中，0次方到7次方刚好为8位，这对于IP地址二进制转换为十进制非常方便。
举个栗子：11010010 = 1×2^7+1×2^6+0×2^5+1×2^4+0×2^3+0×2^2+1×2^1+0×2^0 = 128+64+0+16+0+0+2+0 = 210

我们需要记住上图的2的幂的结果，不需要死记硬背，这个是有技巧的，从上图来看，很容易发现，由于是2的幂，所有相邻的幂的前后都是相差2倍，所以只要知道其中一个幂值，就知道相邻的幂的值。

举个例子，我自己的电脑ip：

十进制：                                                               192.168.31.101

二进制（计算机实际上是只识别二进制的ip地址）：      11000000.10101000.000011111.01100101

2）IP地址的组成

IP地址=网络地址+主机地址，比如

计算机的IP地址由两部分组成，一部分为网络标识，一部分为主机标识，同一网段内的计算机网络部分相同，主机部分不同同时重复出现。路由器连接不同网段，负责不同网段之间的数据转发，交换机连接的是同一网段的计算机。通过设置网络地址和主机地址，在互相连接的整个网络中保证每台主机的IP地址不会互相重叠，即IP地址具有了唯一性。 

 

3）IP地址与MAC地址区别

  • 长度不同：IP地址为32位（二进制），MAC地址为48位（十六进制）。
  • 分配依据不同：IP地址的分配是基于网络拓扑，MAC地址的分配是基于制造商。（华为设备，Apple，Intel）
  • 寻址协议层不同：IP地址应用于OSI第三层（网络层），而MAC地址应用在OSI第二层（数据链路层）。

4）IP地址与MAC地址的作用和关系

IP和MAC两者之间分工明确，默契合作，完成通信过程。在数据通信时，IP地址专注于网络层，网络层设备（如路由器）根据IP地址，将数据包从一个网络传递转发到另外一个网络上；而MAC地址专注于数据链路层，数据链路层设备（如交换机）根据MAC地址，将一个数据帧从一个节点传送到相同链路的另一个节点上。IP和MAC地址这种映射关系由ARP（Address Resolution Protocol，地址解析协议）协议完成，ARP根据目的IP地址，找到中间节点的MAC地址，通过中间节点传送，从而最终到达目的网络。

 

 计算机在和其他计算机通信之前，首先要判断目标IP地址和自己的IP地址是否在一个网段，这决定了数据链层的目标MAC地址是目标计算机的还是路由器接口的MAC地址。数据包的目标IP地址决定了数据包最终到达哪一个计算机，而目标MAC地址决定了该数据包下一跳由哪个设备接收，不一定是终点。

 3.子网掩码，IP地址是以网络号和主机号来标示网络上的主机的，我们把网络号相同的主机称之为本地网络，网络号不相同的主机称之为远程网络主机，本地网络中的主机可以直接相互通信；远程网络中的主机要相互通信必须通过本地网关（Gateway）来传递转发数据。

1）子网掩码的概念及作用

①、子网掩码（Subnet Mask）又叫网络掩码、地址掩码，必须结合IP地址一起对应使用。
②、只有通过子网掩码，才能表明一台主机所在的子网与其他子网的关系，使网络正常工作。
③、子网掩码和IP地址做“与”运算，分离出IP地址中的网络地址和主机地址，用于判断该IP地址是在本地网络上，还是在远程网络网上。
④、子网掩码还用于将网络进一步划分为若干子网，以避免主机过多而拥堵或过少而IP浪费。

 

2）子网掩码的组成

①、同IP地址一样，子网掩码是由长度为32位二进制数组成的一个地址。
②、子网掩码32位与IP地址32位相对应，IP地址如果某位是网络地址，则子网掩码为1，否则为0。
③、举个栗子：如：11111111.11111111.11111111.00000000

注：左边连续的1的个数代表网络号的长度，（使用时必须是连续的，理论上也可以不连续），右边连续的0的个数代表主机号的长度。

3、子网掩码的表示方法

①、点分十进制表示法
二进制转换十进制，每8位用点号隔开
例如：子网掩码二进制11111111.11111111.11111111.00000000，表示为255.255.255.0

②、CIDR斜线记法
IP地址/n
例1：192.168.1.100/24，其子网掩码表示为255.255.255.0，二进制表示为11111111.11111111.11111111.00000000
例2：172.16.198.12/20，其子网掩码表示为255.255.240.0，二进制表示为11111111.11111111.11110000.00000000
不难发现，例1中共有24个１，例2中共有20个１，所以n是这么来的。运营商ISP常用这样的方法给客户分配IP地址。

 注：n为1到32的数字，表示子网掩码中网络号的长度，通过n的个数确定子网的主机数=2^(32-n)-2（-2的原因：主机位全为0时表示本网络的网络地址，主机位全为1时表示本网络的广播地址，这是两个特殊地址）。

4）为什么要使用子网掩码？

前面说道，子网掩码可以分离出IP地址中的网络地址和主机地址，那为什么要分离呢？因为两台主机要通信，首先要判断是否处于同一网段，即网络地址是否相同。如果相同，那么可以把数据包直接发送到目标主机，否则就需要路由网关将数据包转发送到目的地。

可以这么简单的理解：A主机要与B主机通信，A和B各自的IP地址与A主机的子网掩码进行And与运算，看得出的结果：

1、结果如果相同，则说明这两台主机是处于同一个网段，这样A可以通过ARP广播发现B的MAC地址，B也可以发现A的MAC地址来实现正常通信。

2、如果结果不同，ARP广播会在本地网关终结，这时候A会把发给B的数据包先发给本地网关，网关再根据B主机的IP地址来查询路由表，再将数据包继续传递转发，最终送达到目的地B。

计算机的网关（Gateway）就是到其他网段的出口，也就是路由器接口IP地址。路由器接口使用的IP地址可以是本网段中任何一个地址，不过通常使用该网段的第一个可用的地址或最后一个可用的地址，这是为了尽可能避免和本网段中的主机地址冲突。

在如下拓扑图示例中，A与B，C与D，都可以直接相互通信（都是属于各自同一网段，不用经过路由器），但是A与C，A与D，B与C，B与D它们之间不属于同一网段，所以它们通信是要经过本地网关，然后路由器根据对方IP地址，在路由表中查找恰好有匹配到对方IP地址的直连路由，于是从另一边网关接口转发出去实现互连。

IP地址和子网划分学习笔记之《子网掩码详解》

5）子网掩码的分类

①、缺省子网掩码

也叫默认子网掩码，即未划分子网，对应的网络号的位都置 1 ，主机号都置 0 。

未做子网划分的IP地址：网络号＋主机号

A类网络缺省子网掩码： 255.0.0.0，用CIDR表示为/8

B类网络缺省子网掩码： 255.255.0.0，用CIDR表示为/16

C类网络缺省子网掩码： 255.255.255.0，用CIDR表示为/24

②、自定义子网掩码

将一个网络划分子网后，把原本的主机号位置的一部分给了子网号，余下的才是给了子网的主机号。其形式如下：

做子网划分后的IP地址：网络号＋子网号＋子网主机号

举个栗子：

如：192.168.1.100/25，其子网掩码表示：255.255.255.128

意思就是将192.168.1.0这个网段的主机位的最高1位划分为了子网。关于子网划分将在下篇文章讲到，这里不在阐述。

6）子网掩码和IP地址的关系

子网掩码是用来判断任意两台主机的IP地址是否属于同一网络的依据，就是拿双方主机的IP地址和自己主机的子网掩码做与运算，如结果为同一网络，就可以直接通信。

And按位与运算：
与运算是计算机中一种基本的逻辑运算方式，符号表示为&，也可以表示为 and。
参加运算的两个数据，按二进制位进行“与”运算。
运算规则：0&0=0；0&1=0；1&0=0；1&1=1；
即：两位同时为“1”，结果才为“1”，否则为0

如何根据IP地址和子网掩码，计算网络地址：

①、将IP地址与子网掩码转换成二进制数。
②、将二进制形式的 IP 地址与子网掩码做“与”运算。
③、将得出的结果转化为十进制，便得到网络地址。
如下图：

IP地址和子网划分学习笔记之《子网掩码详解》

网络地址计算小技巧：IP地址和子网掩码做与运算，把IP地址的主机位直接归0，就快速得到网络地址。所以只要一看到IP地址和子网掩码，就能马上确认网络地址。

4. 测试网络常用的小命令：

ping 命令 用法如下：

这里写图片描述

注意, 此处 ping 的是域名，不是url，域名可以通过DNS解析成IP地址
ping命令的功能

（1）能验证网络的连通性
（2）会统计响应时间和TTL(IP包中的Time To Live，生存周期)
那么如何验证的呢？
（1）ping命令会先发送一个 ICMP Echo Request给对端
（2）对端接收到之后, 会返回一个ICMP Echo Reply
（3）若没有返回，就是超时了，会认为指定的网络地址不存在。

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traceroute （linux端）

traceroute也是基于ICMP协议实现的。
功能：
打印出可执行程序主机，一直到目标主机之前经历多少路由器。
举例如下：

这里写图片描述

 win10 端是：   

               tracert  baidu.com

可以看到每一跳都有三个时间，三个时间都表示什么呢？

tracert 每一跳会发出三个TTL包（TTL(Time To Live )是IP协议包中的一个值，它告诉网络,数据包在网络中的时间是否太长而应被丢弃。），返回三个时间都是从上个节点到这个节点的时间，三个数字都表示ping值，其中最后一个地址表示的目的地址。

Tracert 先发送 TTL 为 1 的回应数据包，并在随后的发送过程将 TTL 递增 1，直到目标响应或 TTL 达到最大值，通过“ICMP 已超时”确定目标路由。

在此过程中设定三个时间则是为了计算时取平均值，减小误差。

其中时间可能出现*，*是响应时间超时，或者目标拒绝ping的攻击。

bogon是指那些不该出现在internet路由表中的地址吧

这些地址应该包括：
1，私有地址   如10.X.X.X，172.16-31 ,  192.168.....
2，还未正式分配出去的地址

END ！！ 

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