以Windows系統(tǒng)中IP地址設(shè)置界面為參考(如圖1)， IP地址, 子網(wǎng)掩碼, 默認(rèn)網(wǎng)關(guān) 和 DNS服務(wù)器, 這些都是什么意思呢？

　　　　

 

　　學(xué)習(xí)IP地址的相關(guān)知識(shí)時(shí)還會(huì)遇到網(wǎng)絡(luò)地址,廣播地址,子網(wǎng)等概念,這些又是什么意思呢 ？

 

                 

一 IP地址

概述

計(jì)算機(jī)要實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信，就必須要有一個(gè)用于快速定位的網(wǎng)絡(luò)地址。IP地址就是計(jì)算機(jī)在網(wǎng)絡(luò)中的唯一身份ID，與現(xiàn)實(shí)世界中快遞的配送需要有具體的住宅地址是一個(gè)道理。

ip地址以圓點(diǎn)分隔號(hào)的四個(gè)十進(jìn)制數(shù)字表示，每個(gè)數(shù)字從0到255，如某一臺(tái)主機(jī)的ip地址為：128.20.4.1

　　IP地址的組成

IP地址 = 網(wǎng)絡(luò)地址 + 主機(jī)地址(又稱：主機(jī)號(hào)和網(wǎng)絡(luò)號(hào)組成)

想想，為什么會(huì)有行政區(qū)劃的劃定（國(guó)家、省市區(qū)、街道等），為了更加高效的進(jìn)行管理、定位；

相同的，我們通常將網(wǎng)絡(luò)也可以分為很多的子網(wǎng)絡(luò)，每個(gè)子網(wǎng)絡(luò)有自己的網(wǎng)絡(luò)地址，每個(gè)子網(wǎng)絡(luò)由很多的計(jì)算機(jī)組成（當(dāng)然也可以包含另外一個(gè)子網(wǎng)絡(luò)）。

我們要找到指定的IP地址，只要先找到指定的網(wǎng)絡(luò)地址，然后再該網(wǎng)絡(luò)內(nèi)找到對(duì)應(yīng)的主機(jī)地址即可。

 

　　　　 IP地址是一個(gè) 4 * 8bit（1字節(jié)）由 0/1 組成的數(shù)字串（IP4協(xié)議）

以文章開(kāi)通 win7 截圖中 的 IP地址 192.168.1.168, 子網(wǎng)掩碼 255.255.255.0(下文有詳解) 為例,  這個(gè)地址中包含了很多含義:

　　　　　　192.168.100.168（IP地址） = 192.168.1.0 (網(wǎng)絡(luò)地址) + 0.0.0.168（主機(jī)地址）

 

　　網(wǎng)絡(luò)地址、主機(jī)地址是怎么計(jì)算出來(lái)的呢？我們需要先簡(jiǎn)單學(xué)習(xí)下子網(wǎng)掩碼
　

二 子網(wǎng)掩碼(subnet mask)

　　參照：《百度百科-子網(wǎng)掩碼》

　　IP中的網(wǎng)絡(luò)地址和主機(jī)地址各是多少位表示呢？如果不指定，就不知道哪些位是網(wǎng)絡(luò)號(hào)、哪些是主機(jī)號(hào)，這就需要通過(guò)子網(wǎng)掩碼來(lái)實(shí)現(xiàn)。

　　概述

　　子網(wǎng)掩碼又叫網(wǎng)絡(luò)掩碼、地址掩碼、子網(wǎng)絡(luò)遮罩，是一個(gè) 4 * 8bit（1字節(jié)）由 0/1 組成的數(shù)字串。

　　它的作用是屏蔽（遮住）IP地址的一部分以劃分成網(wǎng)絡(luò)地址和主機(jī)地址兩部分，并說(shuō)明該IP地址是在局域網(wǎng)上，還是在遠(yuǎn)程網(wǎng)上。

　　通過(guò)子網(wǎng)掩碼，可以把網(wǎng)絡(luò)劃分成子網(wǎng)，即VLSM（可變長(zhǎng)子網(wǎng)掩碼），也可以把小的網(wǎng)絡(luò)歸并成大的網(wǎng)絡(luò)即超網(wǎng)。

　　子網(wǎng)掩碼不能單獨(dú)存在，它必須結(jié)合IP地址一起使用。

 

　　子網(wǎng)掩碼的規(guī)則

　　　　長(zhǎng)度 為 4 * 8bit（1字節(jié)），由 連續(xù)的1 以及 連續(xù)的0 兩部分組成，

　　　　　　 例如：11111111.11111111.11111111.00000000，對(duì)應(yīng)十進(jìn)制：255.255.255.0

　　假設(shè)，局域網(wǎng)中 計(jì)算機(jī)A 的IP地址為 192.168.1.1，子網(wǎng)掩碼為 255.255.255.0， 如下圖所示：

　　

網(wǎng)絡(luò)地址: IP 地址中被 連續(xù)的1 遮住的部分，即 11000000.10101000.00000001.00000000, 對(duì)應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)地址：192.168.1.0

主機(jī)地址: IP 地址中被 連續(xù)的0 遮住的部分，即 00000000.00000000.00000000.00000001, 對(duì)應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)地址：0.0.0.1

排除 該網(wǎng)絡(luò) 兩個(gè)特殊地址：

　　廣播地址：192.168.1.255　　（主機(jī)號(hào)全為11111111）（廣播機(jī)制及類型見(jiàn)：http://baike.baidu.com/view/473043.htm）

　　網(wǎng)絡(luò)地址：192.168.1.0 　　　（主機(jī)號(hào)全為00000000）

該子網(wǎng)最大的主機(jī)數(shù)：2的8次方 256 - 2

 

　　其他信息：

　　　　A類地址來(lái)說(shuō)，默認(rèn)的子網(wǎng)掩碼是255.0.0.0；對(duì)于B類地址來(lái)說(shuō)默認(rèn)的子網(wǎng)掩碼是255.255.0.0；對(duì)于C類地址來(lái)說(shuō)默認(rèn)的子網(wǎng)掩碼是255.255.255.0。

                         

三 通過(guò)子網(wǎng)掩碼計(jì)算網(wǎng)絡(luò)地址

計(jì)算方法

計(jì)算過(guò)程是這樣的:

　　1. 將IP地址和子網(wǎng)掩碼都換算成二進(jìn)制；

　　2. 將兩者進(jìn)行 "與運(yùn)算"，得到網(wǎng)絡(luò)地址。

　　　　計(jì)算過(guò)程：上下對(duì)齊,  1位1位的算, 1與1=1 , 其余組合都為0 

　　　　　　　　　　1 0 1 0

　　　　　與運(yùn)算　　1 0 1 1

　　　　　-------------------

　　　　　結(jié)果　　　1 0 1 0　

　　　　　　
假設(shè) IP地址為 192.168.1.168，子網(wǎng)掩碼為 255.255.255.0， 則網(wǎng)絡(luò)地址換算步驟如下: 

　　1)將IP地址和子網(wǎng)掩碼分別換算成二進(jìn)制 　　

　　　　192.168.1.168 換算成二進(jìn)制為 11000000.10101000.00000001.10101000
　　　　255.255.255.0 換算成二進(jìn)制為 11111111.11111111.11111111.00000000 
　　

　　2)將二者進(jìn)行與運(yùn)算 

　　　　　　　　　11000000.10101000.00000001.10101000 

　　　　與運(yùn)算　　11111111·11111111·11111111·00000000 

　　　　　　　　----------------------------------------------------------------------------

　　　　　　　　　結(jié)果　　 11000000.10101000.00000001.00000000

　　3) 將運(yùn)算結(jié)果換算成十進(jìn)制： 192.168.1.0

 

立即實(shí)踐

以用網(wǎng)線直接將兩臺(tái)計(jì)算機(jī)連起來(lái)為例：

　　
 

下面是幾種IP地址設(shè)置, 看看在不同設(shè)置下網(wǎng)絡(luò)是通還是不通. 

 

說(shuō)明：第1種情況能通是因?yàn)檫@兩臺(tái)計(jì)算機(jī)處在同一網(wǎng)絡(luò)192.168.0.0, 所以能通,而2,3種情況下兩臺(tái)計(jì)算機(jī)處在不同的網(wǎng)絡(luò),所以不通. 

網(wǎng)絡(luò)地址的計(jì)算過(guò)程同上，不再贅述。

結(jié)論:

　　用網(wǎng)線直接連接 或 通過(guò) HUB（集線器）、普通交換機(jī)鏈接的計(jì)算機(jī)必須處于同一網(wǎng)絡(luò)(網(wǎng)絡(luò)地址) 并且主機(jī)地址必須不一樣 才能通信。

　　注意：同一網(wǎng)絡(luò)不是指物理連接，而是指網(wǎng)絡(luò)地址.

　　舉個(gè)例子，兩臺(tái)計(jì)算機(jī)鏈接到相同路由器（簡(jiǎn)單理解為同一個(gè)鏈路），如果他們?cè)O(shè)置的網(wǎng)絡(luò)地址不一致，則他們也是不能通信的。

 

　　擴(kuò)展：IP網(wǎng)段表示法

　　　　舉例說(shuō)明：192.168.0.0/24

　　　　192.168.0.0: 網(wǎng)絡(luò)地址

　　　　24: 表示子網(wǎng)掩碼二進(jìn)制表示法中，連續(xù)的 1 的 個(gè)數(shù)，這里為：11111111·11111111·11111111·00000000，即 255.255.255.0

  

四. 默認(rèn)網(wǎng)關(guān)（地址）

　　參考：《百度百科-網(wǎng)關(guān)》

什么是網(wǎng)關(guān)？

　　（可以聯(lián)想下海關(guān)？什么是海關(guān)？）

　　連接兩個(gè)不同的網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備都可以叫網(wǎng)關(guān)設(shè)備；網(wǎng)關(guān)的作用就是實(shí)現(xiàn)兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)之間進(jìn)行通訊與控制。

　　網(wǎng)關(guān)設(shè)備可以是 交互機(jī)（三層及以上才能跨網(wǎng)絡(luò)）、路由器、啟用了路由協(xié)議的服務(wù)器、代理服務(wù)器、防火墻等

網(wǎng)關(guān)地址就是網(wǎng)關(guān)設(shè)備的IP地址。

 

　　假設(shè)我們有兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)：

　　網(wǎng)絡(luò)A的IP地址范圍為“192.168.1.1~192.168.1.254”，子網(wǎng)掩碼為255.255.255.0

　　網(wǎng)絡(luò)B的IP地址范圍為“192.168.2.1~192.168.2.254”，子網(wǎng)掩碼為255.255.255.0

要實(shí)現(xiàn)這兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)之間的通信，則必須通過(guò)網(wǎng)關(guān)。

如果網(wǎng)絡(luò)A中的主機(jī)發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)包的目的主機(jī)不在本地網(wǎng)絡(luò)中，就把數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)給它自己的網(wǎng)關(guān)，再由網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)發(fā)給網(wǎng)絡(luò)B的網(wǎng)關(guān)，網(wǎng)絡(luò)B的網(wǎng)關(guān)再轉(zhuǎn)發(fā)給網(wǎng)絡(luò)B的某個(gè)主機(jī)（如附圖所示）。網(wǎng)絡(luò)A向網(wǎng)絡(luò)B轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包的過(guò)程。

　　　

　　　　只有設(shè)置好網(wǎng)關(guān)的IP地址，TCP/IP協(xié)議才能實(shí)現(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)之間的相互通信。

 

默認(rèn)網(wǎng)關(guān) 

一臺(tái)主機(jī)可以有多個(gè)網(wǎng)關(guān)。默認(rèn)網(wǎng)關(guān)的意思是一臺(tái)主機(jī)如果找不到可用的網(wǎng)關(guān)，就把數(shù)據(jù)包發(fā)給默認(rèn)指定的網(wǎng)關(guān)，由這個(gè)網(wǎng)關(guān)來(lái)處理數(shù)據(jù)包。現(xiàn)在主機(jī)使用的網(wǎng)關(guān)，一般指的是默認(rèn)網(wǎng)關(guān)。

 

擴(kuò)展：自動(dòng)設(shè)置默認(rèn)網(wǎng)關(guān)

自動(dòng)設(shè)置就是利用DHCP（Dynamic Host Configuration Protocol, 動(dòng)態(tài)主機(jī)配置協(xié)議）服務(wù)器來(lái)自動(dòng)給網(wǎng)絡(luò)中的計(jì)算機(jī)分配IP地址、子網(wǎng)掩碼和默認(rèn)網(wǎng)關(guān) 。

一旦網(wǎng)絡(luò)的默認(rèn)網(wǎng)關(guān)發(fā)生了變化時(shí)，只要更改了DHCP服務(wù)器中默認(rèn)網(wǎng)關(guān)的設(shè)置，那么網(wǎng)絡(luò)中所有的計(jì)算機(jī)均獲得了新的默認(rèn)網(wǎng)關(guān)的IP地址。這種方法適用于網(wǎng)絡(luò)規(guī)模較大、TCP/IP參數(shù)有可能變動(dòng)的網(wǎng)絡(luò)。

另外一種自動(dòng)獲得網(wǎng)關(guān)的辦法是通過(guò)安裝代理服務(wù)器軟件（如MS Proxy）的客戶端程序來(lái)自動(dòng)獲得，其原理和方法和DHCP有相似之處。

 　　　　

　　擴(kuò)展說(shuō)明

　　問(wèn)：在網(wǎng)上看到一些人提問(wèn)：連接到相同（二層）交換機(jī)或集線器上的計(jì)算機(jī)，如果設(shè)置不同的網(wǎng)絡(luò)地址，為什么不能通信。

　　答：

　　　　在 TCP/IP 協(xié)議中，網(wǎng)絡(luò)層（通過(guò)IP地址識(shí)別通信方）封包完成交給下一層數(shù)據(jù)鏈路層（通過(guò)MAC地址識(shí)別通信方）時(shí)，需要通過(guò) ARP 廣播 獲取目標(biāo) IP 對(duì)應(yīng)的 MAC 地址。

　　但因?yàn)?ARP 報(bào)文只能在相同網(wǎng)絡(luò)地址內(nèi)廣播，如果目標(biāo)計(jì)算機(jī)與源計(jì)算機(jī)處于不同網(wǎng)絡(luò)，則無(wú)法進(jìn)行響應(yīng)，因此源計(jì)算機(jī)無(wú)法完成鏈路層數(shù)據(jù)的封裝。

　　ARP 協(xié)議相關(guān)信息可見(jiàn) 這里。

 

五. DNS服務(wù)器

　　域名與DNS

　　我們?cè)L問(wèn)一個(gè)網(wǎng)站的時(shí)候，往往使用的是域名（相對(duì)IP來(lái)說(shuō)更加語(yǔ)義清晰、更加容易記憶，例如 www.baidu.com)。

　　域名是由一串用點(diǎn)分隔的名字組成的，通常包含組織名，而且始終包括兩到三個(gè)字母的后綴，以指明組織的類型或該域所在的國(guó)家或地區(qū)。

　　然而計(jì)算機(jī)之間的通信網(wǎng)絡(luò)通信是通過(guò)IP進(jìn)行的， 因此需要將域名解析為對(duì)應(yīng)的IP，DNS就是進(jìn)行域名解析的服務(wù)器。

DNS 維護(hù)著 域名(domain name)和IP地址 (IP address)的對(duì)照表表，以解析消息的域名。

 

　　DNS 查詢的過(guò)程如下圖所示

 

DNS 維護(hù)著 域名(domain name)和IP地址 (IP address)的對(duì)照表表，以解析消息的域名。

1、在瀏覽器中輸入www.qq.com域名，操作系統(tǒng)會(huì)先檢查自己本地的hosts文件是否有這個(gè)網(wǎng)址映射關(guān)系，如果有，就先調(diào)用這個(gè)IP地址映射，完成域名解析。 

2、如果hosts里沒(méi)有這個(gè)域名的映射，則查找本地DNS解析器緩存，是否有這個(gè)網(wǎng)址映射關(guān)系，如果有，直接返回，完成域名解析。

3、如果hosts與本地DNS解析器緩存都沒(méi)有相應(yīng)的網(wǎng)址映射關(guān)系，首先會(huì)找TCP/ip參數(shù)中設(shè)置的首選DNS服務(wù)器，在此我們叫它本地DNS服務(wù)器，此服務(wù)器收到查詢時(shí)，如果要查詢的域名，包含在本地配置區(qū)域資源中，則返回解析結(jié)果給客戶機(jī)，完成域名解析，此解析具有權(quán)威性。 

4、如果要查詢的域名，不由本地DNS服務(wù)器區(qū)域解析，但該服務(wù)器已緩存了此網(wǎng)址映射關(guān)系，則調(diào)用這個(gè)IP地址映射，完成域名解析，此解析不具有權(quán)威性。 

5、如果本地DNS服務(wù)器本地區(qū)域文件與緩存解析都失效，則根據(jù)本地DNS服務(wù)器的設(shè)置（是否設(shè)置轉(zhuǎn)發(fā)器）進(jìn)行查詢，如果未用轉(zhuǎn)發(fā)模式，本地DNS就把請(qǐng)求發(fā)至13臺(tái)根DNS，根DNS服務(wù)器收到請(qǐng)求后會(huì)判斷這個(gè)域名(.com)是誰(shuí)來(lái)授權(quán)管理，并會(huì)返回一個(gè)負(fù)責(zé)該頂級(jí)域名服務(wù)器的一個(gè)IP。本地DNS服務(wù)器收到IP信息后，將會(huì)聯(lián)系負(fù)責(zé).com域的這臺(tái)服務(wù)器。這臺(tái)負(fù)責(zé).com域的服務(wù)器收到請(qǐng)求后，如果自己無(wú)法解析，它就會(huì)找一個(gè)管理.com域的下一級(jí)DNS服務(wù)器地址(qq.com)給本地DNS服務(wù)器。當(dāng)本地DNS服務(wù)器收到這個(gè)地址后，就會(huì)找qq.com域服務(wù)器，重復(fù)上面的動(dòng)作，進(jìn)行查詢，直至找到www.qq.com主機(jī)。 

6、如果用的是轉(zhuǎn)發(fā)模式，此DNS服務(wù)器就會(huì)把請(qǐng)求轉(zhuǎn)發(fā)至上一級(jí)DNS服務(wù)器，由上一級(jí)服務(wù)器進(jìn)行解析，上一級(jí)服務(wù)器如果不能解析，或找根DNS或把轉(zhuǎn)請(qǐng)求轉(zhuǎn)至上上級(jí)，以此循環(huán)。不管是本地DNS服務(wù)器用是是轉(zhuǎn)發(fā)，還是根提示，最后都是把結(jié)果返回給本地DNS服務(wù)器，由此DNS服務(wù)器再返回給客戶機(jī)。