网络学习day03_IP地址概述与应用

IP地址

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IP地址的定义及分类

• 主机唯一的标识，保证主机间正常通信
• 一种网络编码，用来确定网络中一个节点
• IP地址是一个32位的二进制数
• 常见的IP地址，分为IPv4与IPv6两大类。

ipv4的形式：x.x.x.x (x=0~255) 
地址范围（十进制表示）：0.0.0.0 ~ 255.255.255.255 
一个IP地址分为网络位和主机位，网络位告诉别人我们来自那个网段，主机位告诉别人我们的主机位置

IP地址编址方案：IP地址编址方案将IP地址空间划分为A、B、C、D、E五类，其中A、B、C是基本类，D、E类作为多播和保留使用。 
A、B、C 3类由InternetNIC在全球范围内统一分配，D、E类为特殊地址。

类别	最大网络数	IP地址范围	最大主机数	私有IP地址范围
A	126（2^7-2)	0.0.0.0-127.255.255.255	16777214	10.0.0.0-10.255.255.255
B	16384(2^14)	128.0.0.0-191.255.255.255	65534	172.16.0.0-172.31.255.255
C	2097152(2^21)	192.0.0.0-223.255.255.255	254	192.168.0.0-192.168.255.255

D类：是多播地址。该类IP地址的最前面为“1110”，所以地址的网络号取值于224~239之间。一般用于多路广播用户。 
E类：是保留地址。该类IP地址的最前面为“1111”，所以地址的网络号取值于240~255之间。

ipv6格式为X:X:X:X:X:X:X:X，其中每个X表示地址中的16b，以十六进制表示，例如： 
　　ABCD:EF01:2345:6789:ABCD:EF01:2345:6789

子网掩码

与IP地址进行按位与运算决定网络位，并决定一个IP地址所属的网段 
例如： 
255.0.0.0 
255.255.0.0 
255.255.255.0

举一个IP地址为例：10.1.1.1 255.255.0.0 
前一个为IP地址，后一个为该地址的子网掩码 
我们将他们转换为二进制： 
00001010.00000001.00000001.00000001 
11111111.11111111.00000000.00000000 
从这里呢我们就可以看出子网掩码的作用了，IP地址中与子网掩码1对应的即为网络位，与零对应的为主机位。上面的地址中，前16位为网络位，后16位为主机位 
所以这个这个IP的网络号为：00001010.00000001.00000000.00000000 转换为十进制：10.1.0.0 
这个网络号即为该IP地址所在的网段

网段（network segment）一般指一个计算机网络中使用同一物理层设备（传输介质，中继器，集线器等）能够直接通讯的那一部分。例如，从192.168.0.1到192.168.255.255这之间就是一个网段。

实际应用中，为了方便书写，我们会用网络位的位数取代子网掩码，例如上面的IP地址和子网掩码我们可以简写为：10.1.1.1/16

网段的确定和可用主机数

问：如何确定一个IP地址属于哪个网段？

如192.168.1.1/24，如何判断它的网段？ 
首先观察他的子网掩码为”/24”，即255.255.255.0 
IP地址转换为二进制： 11111110.11111100.00000001.0000001 
子网掩码转换为二进制：11111111.11111111.11111111.0000000 
可得网络号为：11111110.11111100.00000001.0000000 —>192.168.1.0 
可发现，一个IP地址的主机位全部置0后，就是该IP地址的网络号。

总结：快速确定一个IP地址属于那个网段—>将主机位全部置0

另外，如果将主机为全部置1的话，得到的新地址为该网段的广播地址

广播地址(Broadcast Address)是专门用于同时向网络中所有工作站进行发送的一个地址。在使用TCP/IP 协议的网络中，主机标识段host ID 为全1 的IP 地址为广播地址，广播的分组传送给host ID段所涉及的所有计算机。例如，对于10.1.1.0 （255.255.255.0 ）网段，其广播地址为10.1.1.255 （255 即为2 进制的11111111 ），当发出一个目的地址为10.1.1.255 的分组（封包）时，它将被分发给该网段上的所有计算机。

问：一个网段有多少个可用的IP地址？

继续用192.168.1.1/24举例，该IP地址处于192.168.1.0网段，主机位为八位二进制，即：0000 0000 - 1111 1111，理论上可容纳主机范围为2^8 = 256台。 
但其中192.168.1.0/24代表网段，192.168.1.255/24是该网段的广播地址，不可以分配给主机使用 
所以该网段真正可用的IP地址为2^8-2=254台。

总结：一个网段中可用的IP地址：2^n-2(n=主机位位数)

问：100.9.4.3/15和100.11.5.3/15是否在同一网段？

 

01100100.00001001.00000100.00000011

01100100.00001011.00000101.00000011

比较前15位（网络位），不在同一网段

IP地址的配置

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开始 -> 运行 -> cmd -> ipconfig /all　可以查询本机的 ip 地址，以及子网掩码、网关、物理地址（Mac 地址）、DNS 等详细情况。 
设置本机的IP地址可以通过：网上邻居 -> 本地连接 -> 属性 -> TCP/IP 就可以开始设置了

以win10系统为例，如何配置我们电脑的IP地址呢

首先进入控制面板---网络与共享中心

选中需要设置IP的网卡，右键--属性

选中ipv4设置属性或者双击

改为手动获取，然后进行配置

测试IP地址

如何测试一个IP地址是否存在或者成功配置呢？

Ping是Windows、Unix和Linux系统下的一个命令。ping也属于一个通信协议，是TCP/IP协议的一部分。利用“ping”命令可以检查网络是否连通，可以很好地帮助我们分析和判定网络故障。应用格式：Ping空格IP地址。该命令还可以加许多参数使用，具体是键入Ping按回车即可看到详细说明。

ping的原理： 
向指定的网络地址发送一定长度的数据包，按照约定，若指定网络地址存在的话，会返回同样大小的数据包，当然，若在特定时间内没有返回，就是“超时”，会被认为指定的网络地址不存在。

win+R打开运行--输入cmd进入命令控制符--用ping命令测试 

这里可以看到，当我ping 192.168.1.2时，由于该地址不存在，所以无法ping通，当我ping www.baidu.com时，成功。（这里ping百度的域名，涉及DNS知识） 

关于ping命令的一些参数：

ping：测试网络连通性
　　ping + IP地址/域名
　　　　-l     ping -l 1000 192.168.1.1    设置ping包的大小
　　　　-n    ping -n 3 192.168.1.1        设置ping包的数量
　　　　-t     ping -t 192.168.1.1            一直ping
　　　　-a    ping -a 192.168.1.1            返回对方计算机名
默认不能ping防火墙，绝大部分防火墙禁止ping请求，不禁回应。