IP地址，子网掩码、默认网关，DNS理论解释

在网上发现的这篇文章写的非常好,有理论有示例.

（一）  问题解析

001.   问：  IP地址,子网掩码,默认网关,DNS服务器,有什么区别呀？我知道没有IP地址就不能上网，我也知道没设DNS就不能上外网，可它们都有什么功能，有什么区别呢？还有真奇怪,我的计算机没设DNS,竟然能上QQ,却不能打开网页,这是为什么呢?

答：  IP是32位二进制数据，通常以十进制表示，并以“.”分隔。IP地址是一种逻辑地地址，用来标识网络中一个个主机，IP有唯一性，即每台机器的IP在全世界是唯一的。 
DNS是域名服务器，用来解析域名的（域名与IP之间的解析），如果没有这东西，你必须输入网站的IP地址，有了DNS，你就可以直接输入网址。 
因为上QQ不需要有DNS(QQ只是一个客户端程序，用不到DNS)，只有浏览网页(需输入网址时)才用到DNS。

（二）DNS服务器

DNS是指：域名服务器(Domain Name Server)。在Internet上域名与IP地址之间是一一对应的，域名虽然便于人们记忆，但机器之间只能互相认识IP地址，它们之间的转换工作称为域名解析，域名解析需要由专门的域名解析服务器来完成，DNS就是进行域名解析的服务器 。(详见文化基础P242)

（三）IP地址

电脑之间要实现网络通信，就必须要有一个合法的ip地址。IP地址=网络地址+主机地址，（又称：主机号和网络号组成）ip地址的结构使我们可以在Internet上很方便的寻址。ip地址通常用更直观的，以圆点分隔号的四个十进制数字表示，每个数字从0到255，如某一台主机的ip地址为：128.20.4.1在局域网里，同样也需要ip地址，一般内网的ip地址是以192.168开头的，这样很容易区分公网和内网的ip地址。

彻底明白IP地址的含义 
不管是学习网络还是上网,IP地址都是出现频率非常高的词.Windows系统中设置IP地址的界面如图1所示,图中出现了IP地址,子网掩码,默认网关和DNS服务器这几个需要设置的地方,只有正确设置,网络才能通,那这些名词都是什么意思呢 学习IP地址的相关知识时还会遇到网络地址,广播地址,子网等概念,这些又是什么意思呢 .

图一

要解答这些问题,先看一个日常生活中的例子.如图2所示,住在北大街的住户要能互相找到对方,必须各自都要有个门牌号,这个门牌号就是各家的地址,门牌号的表示方法为:北大街+XX号.假如1号住户要找6号住户,过程是这样的,1号在大街上喊了一声:"谁是6号,请回答.",这时北大街的住户都听到了,但只有6号作了回答,这个喊的过程叫"广播",北大街的所有用户就是他的广播范围,假如北大街共有20个用户,那广播地址就是:北大街 21号.也就是说,北大街的任何一个用户喊一声能让"广播地址-1"个用户听到.

从这个例中可以抽出下面几个词: 
街道地址:北大街,如果给该大街一个地址则用第一个住户的地址-1,此例为:北大街0号 
住户的号:如1号,2号等. 
住户的地址:街道地址+XX号,如北大街 1号,北大街 2号等 
广播地址:最后一个住户的地址+1,此例为:北大街21号

Internet网络中,每个上网的计算机都有一个像上述例子的地址,这个地址就是IP地址,是分配给网络设备的门牌号,为了网络中的计算机能够互相访问,IP地址=网络地址+主机地址,图1中的IP地址是192.168.100.1,这个地址中包含了很多含义.如下所示:

网络地址(相当于街道地址): 192.168.100.0 
主机地址(相当于各户的门号): 0.0.0.1 
IP地址(相当于住户地址): 网络地址+主机地址=192.168.100.1 
广播地址: 192.168.100.255

这些地址是如何计算出来的呢 为什么计算这些地址呢 要想知道如何,先要明白一个道理,学习网络的目的就是如何让网络中的计算机相互通讯,也就是说要围绕着"通"这个字来学习和理解网络中的概念,而不是只为背几个名词.

注:192.168.100.1是私有地址,是不能直接在Internet网络中应用的,上Internet要转为公有地址,下面详细说明.

一,为什么要计算网络地址

一句话就是让网络中的计算机能够相互通讯.先看看最简单的网络,图3中是用网线(交叉线)直接将两台计算机连起来.下面是几种IP地址设置,看看在不同设置下网络是通还是不通.

1,设置1号机的IP地址为192.168.0.1子网掩码为255.255.255.0,2号机的IP地址为192.168.0.200子网掩码为255.255.255.0,这来台计算机就能正常通讯.

2,如果1号机地址不变,将2号机的IP地址改为192.168.1.200子网掩码还是为255.255.255.0,那这两台就无法通讯.

3,设置1号机的IP地址为192.168.0.1子网掩码为255.255.255.192,2号机的IP地址为192.168.0.200子网掩码为255.255.255.192,注意和第1种情况的区别在于子网掩码,1为255.255.255.0本例是255.255.255.192。这台计算机就不能正常通讯.

第1种情况能通是因为这两台计算机处在同一网络192.168.0.0,所以能通,而2,3种情况下两台计算机处在不同的网络,所以不通.

这里先给个结论:用网线直接连接的计算机或是通过HUB（集线器）或普通交换机间接的计算机之间要能够相互通,计算机必须要在同一网络,也就是说它们的网络地址必须相同,而且主机地址必须不一样.如果不在一个网络就无法通.这就像我们上面举的例子,同是北大街的住户由于街道名称都是北大街,且各自的门牌号不同,所以能够相互找到对方. 计算网络地址就是判断网络中的计算机在不在同一网络,在就能通,不在就不能通.注意,这里说的在不在同一网络指的是IP地址而不是物理连接.那么如何计算呢

二,如何计算网络地址 （子网掩码）

我们日常生活中的地址如:北大街1号,从字面上就能看出街道地址是北大街,而我们从IP地址中却难以看出网络地址,要计算网络地址,必须借助我们上边提到过的子网掩码. 
计算过程是这样的,将IP地址和子网掩码都换算成二进制,然后进行与运算,结果就是网络地址.与运算如下所示,上下对齐,1位1位的算,1与1=1 ,其余组合都为0

例如:计算IP地址为:202.99.160.50子网掩码是255.255.255.0的网络地址步骤如下: 
1)将IP地址和子网掩码分别换算成二进制 
202.99.160.50 换算成二进制为 11001010·01100011·10100000·00110010 
255.255.255.0 换算成二进制为 11111111·11111111·11111111·00000000 
2)将二者进行与运算

3)将运算结果换算成十进制,这就是网络地址. 
11001010·01100011·10100000·00000000换算成十进制就是202.99.160.0

现在我们就可以解答上面三种情况的通与不通的问题了.

1,从下面运算结果可以看出二台计算机的网络地址都为192.168.0.0且IP地址不同,所以可以通.

2,从下面运算结果可以看出1号机的网络地址为192.168.0.0,2号机的网络地址为192.168.1.0 不在一个网络,所以不通.

3,从下面运算结果可以看出1号机的网络地址为192.168.0.0,2号机的网络地址为192.168.0.192 不在一个网络,所以不通

相信看到这应该明白了为何计算网络地址和如何计算了。

（四）子网掩码

子网掩码是用来判断任意两台计算机的ip地址是否属于同一子网络的根据。最为简单的理解就是两台计算机各自的ip地址与子网掩码进行and运算后，得出的结果是相同的，则说明这两台计算机是处于同一个子网络上的，可以进行直接的通讯。（具体子网掩码各位的含义待补充。）

（五）默认网关

什么是默认网关 ？

如果搞清了什么是网关，默认网关也就好理解了。就好像一个房间可以有多扇门一样，一台主机可以有多个网关。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。（文化基础P222 网关的概念）

如何设置默认网关

一台电脑的默认网关是不可以随随便便指定的，必须正确地指定，否则一台电脑就会将数据包发给不是网关的电脑，从而无法与其他网络的电脑通信。默认网关的设定有手动设置和自动设置两种方式。

1. 手动设置 
手动设置适用于电脑数量比较少、TCP/IP参数基本不变的情况，比如只有几台到十几台电脑。因为这种方法需要在联入网络的每台电脑上设置“默认网关”，非常费劲，一旦因为迁移等原因导致必须修改默认网关的IP地址，就会给网管带来很大的麻烦，所以不推荐使用。

在Windows 9x中，设置默认网关的方法是在“网上邻居”上右击，在弹出的菜单中点击“属性”，在网络属性对话框中选择“TCP/IP协议”，点击“属性”，在“默认网关”选项卡中填写新的默认网关的IP地址就可以了。

需要特别注意的是：默认网关必须是电脑自己所在的网段中的IP地址，而不能填写其他网段中的IP地址。

2. 自动设置 
自动设置就是利用DHCP（Dynamic Host Configuration Protocol, 动态主机配置协议）服务器来自动给网络中的电脑分配IP地址、子网掩码和默认网关 。这样做的好处是一旦网络的默认网关发生了变化时，只要更改了DHCP服务器中默认网关的设置，那么网络中所有的电脑均获得了新的默认网关的IP地址。这种方法适用于网络规模较大、TCP/IP参数有可能变动的网络。另外一种自动获得网关的办法是通过安装代理服务器软件（如MS Proxy）的客户端程序来自动获得，其原理和方法和DHCP有相似之处。由于篇幅所限，就不再详述了

原文地址:http://vod.sjtu.edu.cn/help/Article_Print.asp?ArticleID=584

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