什么是IP地址、子网掩码、路由和网关?

ip地址

IP地址有一个32位的连接地址,由4个8位字段组成,8位字段称为8位位组,每个8位位组之间用点号隔开,用于标识TCP/IP宿主机。
每个IP地址都包含两部分:网络ID和主机ID,网络ID标识在同一个物理网络上的所有宿主机,主机ID标识网络上的每一个宿主机,运行TCP/IP的每个计算机都需要唯一的IP地址。 Intenet委员会定义了五种地址类型以适应不同尺寸的网络。地址类型定义了网络ID使用哪些位,它也定义了网络的可能数目和每个网络可能的宿主机数目。

上面的ip准确的说是ipV4。

ipV6:
IPv6是下一版本的互联网协议,也可以说是下一代互联网的协议。
它的提出最初是因为随着互联网的迅速发展,IPv4定义的有限地址空间将被耗尽,地址空间的不足必将妨碍互联网的进一步发展。
为了扩大地址空间,拟通过IPv6重新定义地址空间。IPv6采用128位地址长度,几乎可以不受限制地提供地址。
按保守方法估算IPv6实际可分配的地址,整个地球的每平方米面积上仍可分配1000多个地址。
在IPv6的设计过程中,除了一劳永逸地解决了地址短缺问题以外,还考虑了在IPv4中解决不好的其它问题,主要有端到端IP连接、服务质量(QoS)、安全性、多播、移动性、即插即用等。

ipv4和ipv6的区别

1. ipv6有更大的地址空间。
IPv4中规定IP地址长度为32,即有2^32-1个地址;而IPv6中IP地址的长度为128,即有2^128-1个地址。

2. ipv6有更小的路由表。
IPv6的地址分配一开始就遵循聚类(Aggregation)的原则,这使得路由器能在路由表中用一条记录(Entry)表示一片子网,大大减小了路由器中路由表的长度,提高了路由器转发数据包的速度。

3. ipv6有增强的组播(Multicast)支持以及对流的支持(Flow-control)。

总体上,
IPv6的出现使得网络上的多媒体应用有了长足发展的机会,为服务质量(QoS)控制提供了良好的网络平台;
加入了对自动配置(Auto-configuration)的支持,这是对DHCP协议的改进和扩展,使得网络(尤其是局域网)的管理更加方便和快捷;
更高的安全性,在使用IPv6网络中用户可以对网络层的数据进行加密并对IP报文进行校验,这极大的增强了网络安全。



子网掩码(Subnet Mask) 

使用子网可以把单个大网分成多个物理网络,并用路由器把它们连接起来,路由器会自己分配一个网关。

子网掩码用于屏蔽IP地址的一部分,使得TCP/IP能够区别网络ID和宿主机ID。

当TCP/IP宿主机要通信时,子网掩码用于判断一个宿主机是在本地网络还是在远程网络。
用于子网掩码的位数决定可能的子网数目和每个子网的宿主机数目,子网掩码的位数越多,则子网越多,但是宿主机也较少。
缺省的子网掩码:用于不分成子网的TCP/IP网络,对应于网络ID的所有位都置为1,每个8位位组的十进制数是255,对应于宿主机ID的所有位都置为0。 

例如:假设A类地址子网数是14,则所需位数至少为4,
用于子网的位为: 11111111, 11110000, 00000000, 00000000,
子网掩码为255.240.0.0,每个子网的宿主机数目为2^20-2=1,048, 574个。



网关和路由

TCP/IP网络是由网关(Gateways)或路由器(Routers)连接的。

A、顾名思义,网关(Gateway)就是一个网络连接到另一个网络的“关口”。按照不同的分类标准,网关也有很多种。TCP/IP协议里的网关是最常用的,在这里我们所讲的“网关”均指TCP/IP协议下的网关。

理解网络、网关、主机的概念可以阅读另一篇博文->
网关实质上是一个网络通向其他网络的IP地址。
比如有网络A和网络B,网络A的IP地址范围为 “192.168.1.1~192. 168.1.254”,子网掩码为255.255.255.0;
网络B的IP地址范围为“192.168.2.1~192.168.2.254”,子网掩码为255.255.255.0。
在没有路由器的情况下,两个网络之间是不能进行TCP/IP通信的,即使是两个网络连接在同一台交换机(或集线器)上,
TCP/IP协议也会根据子网掩码(255.255.255.0)判定两个网络中的主机处在不同的网络里。
而要实现这两个网络之间的通信,则必须通过网关。
如果网络A中的主机发现数据包的目的主机不在本地网络中,就把数据包转发给它自己的网关,再由网关转发给网络B的网关,网络B的网关再转发给网络B的某个主机。
网络B向网络A转发数据包的过程也是如此。
所以说,只有设置好网关的IP地址,TCP/IP协议才能实现不同网络之间的相互通信。
那么这个IP地址是哪台机器的IP地址呢?
网关的IP地址是具有路由功能的设备的IP地址,具有路由功能的设备有路由器、启用了路由协议的服务器(实质上相当于一台路由器)、代理服务器(也相当于一台路由器)。
注意一个概念:什么是默认网关?
就好比一个房间可以有多扇门一样,一台主机可以有多个网关。(一个网络就是一个院子,院子门卫就是网关,房间就是主机)
默认网关的意思是一台主机如果找不到可用的网关,就把数据包发给默认指定的网关,由这个网关来处理数据包。
现在主机使用的网关,一般指的是默认网关。


B、路由和路由器
要解释路由器的概念,首先得知道什么是路由。
所谓“路由”,是指把数据从一个地方传送到另一个地方的行为和动作,而路由器,正是执行这种行为动作的机器,它的英文名称为Router,是一种连接多个网络或网段的网络设备。
路由器能将不同网络或网段之间的数据信息进行“翻译”,以使它们能够相互 “读懂”对方的数据,从而构成一个更大的网络。
路由器有两个ip地址

简单的讲,路由器主要有以下几种功能:
    第一,网络互连,路由器支持各种局域网和广域网接口,主要用于互连局域网和广域网,实现不同网络互相通信;
    第二,数据处理,提供包括分组过滤、分组转发、优先级、复用、加密、压缩和防火墙等功能;
    第三,网络管理,路由器提供包括配置管理、性能管理、容错管理和流量控制等功能。
注意一个概念:路由表
为了完成“路由”的工作,在路由器中保存着各种传输路径的相关数据,路由表(Routing Table),供路由选择时使用。
路由表中保存着子网的标志信息、网上路由器的个数和下一个路由器的名字等内容。
路由表可以是由系统管理员固定设置好的,也可以由系统动态修改,可以由路由器自动调整,也可以由主机控制。
在路由器中涉及到两个有关地址的名字概念,那就是:静态路由表和动态路由表。
由系统管理员事先设置好固定的路由表称之为静态(static)路由表,一般是在系统安装时就根据网络的配置情况预先设定的,它不会随未来网络结构的改变而改变。
动态(Dynamic)路由表是路由器根据网络系统的运行情况而自动调整的路由表。路由器根据路由选择协议(Routing Protocol)提供的功能,自动学习和记忆网络运行情况,在需要时自动计算数据传输的最佳路径。
目前,生产路由器的厂商,国外主要有CISCO(思科)公司、北电网络等,国内厂商包括华为等。


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