• 网络中的一些基本概念

    为了更好的促进互联网的研究和发展，国际标准化组织ISO在1985年制定了网络互连模型

    OSI参考模型（国际标准），具有7层结构

    实际应用中得到认可TCP/IP协议

     

    请求过程 

    网络中的一些基本概念

    MAC地址、IP地址、路由器、交换机、集线器、同轴电缆……

    计算机之间的通信

    •  需要得知对方的IP地址
    • 最终是根据MAC地址（网卡地址），输送数据到网卡，被网卡接收（通过广播可以知道MAC地址）

    如果网卡发现数据的目标MAC地址是自己，就会将数据传递给上一层进行处理

    如果网卡发现数据的目标MAC地址不是是自己，就会将数据丢弃，不会会将数据传递给上一层进行处理

    计算机之间的连接方式 ---网线直连

    计算机之间的连接方式 ---同轴电缆

    同轴电缆 ，相当于是串联，没有智商，半双工通信，直到IP地址（不安全），但都会发送给所有电脑。

    终结电阻：吸收信号

    同轴电缆特点：

    半双工通信

    容易冲突

    不安全

    中间断了，整个就都瘫了

    计算机之间的连接方式 ---集线器（Hub）

    相当于并联

    集线器特点：

    半双工通信

    容易冲突

    不安全

    跟同轴电缆一样：没有智商，没有存储功能

    中间断了，但不会影响其它电脑（设备）

    计算机之间的连接方式 ---网桥（Bridge）

    网桥特点： 

    能够通过自学习得知每个接口那侧的MAC地址

    从而起到隔绝冲突域的作用（左边右边就可以同时通信了）

    计算机之间的连接方式 ---交换机（Switch）

    （局域网的最终方案）

    交换机特点：

    相当于接口更多的网桥

    全双工通信

    可以知道每一个接口的MAC地址

    （第一次发的是广播，之后反馈回来就知道每个设备的MAC地址了）

    比集线器安全

    思考： 全球所有的设备都用交换机连接会是什么情况？

    全球计算机在同一个网段，IP地址不够用，广播风暴

    计算机之间的连接方式 ---路由器（Router）

    网络直连、同轴电缆、网桥、交换机：这些连接的设备必须在同一网段，连接的设备处在同一广播域

    路由器，可以在不同网段之间转发数据。可以隔绝广播域。

    家用路由器：内置了交换机的功能

    （MAC地址是唯一的，是硬件，IP地址是人为标识出来的，两个都是地址）

    主机发数据之前，首先会判断目标主机的IP地址跟他是否在同一个网段

    1）在同一个网段：ARP、通过交换机\集线器传递数据

    2）不在同一个网段：通过路由器转发数据，通过网关（跨网段作用）

    MAC地址（Media Access Control Address）

    • 每一个网卡都有一个6字节（48bit）的MAC地址（Media Access Control Address）

    16进制表示：

    • 前3字节：OUI（Organizationally Unique Identifier），组织唯一标识符，由IEEE的注册管理机构分配给厂商
    • 后3字节：网络接口标识符，由厂商自行分配
    •  全球唯一，固化在了网卡的ROM中，由IEEE802标准规定

    OUI查询（可根据OUI查询出对应的厂商）：

    1. http://standards-oui.ieee.org/oui.txt
    2. MAC地址查询
    3. https://mac.51240.com/

    MAC地址的表示形式

    • Windows

            40-55-82-0A-8C-6D

    • Linux、Android、Mac、iOS40

            55:82:0A:8C:6D

    • Packet Tracer

            4055.820A.8C6D

    当48为全为1时，代表广播地址：FF-FF-FF-FF-FF-FF  

    查看MAC地址：ipconfig /all

    修改MAC地址：

    更改适配器选项 - 属性 - 配置 - 高级 - 网络地址；填写的时候需要把减号-去掉

    有时候可以通过修改MAC地址蹭网（修改成能上网的那台电脑的MAC地址，但如果两台的MAC地址一样，交换机就不会通过了，也就不能上网了，不能重复）

    MAC地址的获取

    当不知道对方主机的MAC地址时，可以通过发送ARP广播获取对方的MAC地址

    获取成功后，会缓存IP地址、MAC地址的映射信息，俗称:ARP缓存

    通过ARP广播获取的MAC地址，属于动态（dynamic）缓存（存储时间比较短（默认是2分钟），过期了就自动删除）

    相关命令

    1. arp -a [主机地址]:查询ARP缓存
    2. arp -d [主机地址]:删除ARP缓存
    3. arp -s 主机地址 MAC地址：增加一条缓存信息（这是静态缓存，存储时间比较久，不同系统的存储时间不同）

    打开命令提示符：

    ARP（Address Resolution Protocol）：地址解析协议

    通过IP地址获取MAC地址

    RARP（Reverse Address Resolution Protocol）：逆地址解析协议

    使用与ARP相同的报头结构，作用与ARP相反、用于将MAC地址转换为IP地址，后来被BOOTP、DHCP所取代

    ICMP（Internet Control Message Protocol）：互联网控制消息协议

    IPv4中的ICMP被称作ICMPv4，IPv6中的ICMP则被称作ICMPv6，通常用于返回错误信息（比如TTL值过期、目的不可达），ICMP的错误消息总是包括了元数据并返回给发送者。

    IP地址（Internet Protocol Address）

    • 互联网上每个主机都会有一个IP地址
    • 最初是IPv4版本，32bit（4字节），2019年11月25日，全球的IP地址已经用完
    • 后面推出了IPv6版本，128bit（16字节）

    不方便记，所以就分成4部分。

    IP地址由2部分组成：网络标识（网络ID）+主机标识（主机ID）

    同一网段的计算机，网络ID相同

    而通过子网掩码（subnet mask）可以计算出网络ID ：子网掩码 & IP地址

    标准地址掩码

    A类：255.0.0.0

    B类：255.255.0.0

    C类：255.255.255.0

    1. IP地址：192.168.1.10
    2. 子网掩码：255.255.255.0
    3.   1100 0000 1010 1000 0000 0001 0000 1010
    4. & 1111 1111 1111 1111 1111 1111 0000 0000
    5. ———————————————————————————————————————————
    6.   1100 0000 1010 1000 0000 0001 0000 0000
    7. ---->192.168.1.0
    8. 所处网段：192.168.1.0
    9. 前24位是网络ID，后8位为主机ID
    10. 所以主机地址不能是0，只能从1开始

    同样： 

    1. IP地址：130.168.1.10
    2. 子网掩码：255.255.0.0
    3. 前16位是网络ID，后16位为主机ID
    4. 所处网段：130.168.0.0
    5. 256*256 - 2 个主机ID地址可用（全0（表示一个网段）和全1（广播地址）去掉）
    6. 网段和广播无法分配IP地址哦
    1. IP地址：130.168.1.10
    2. 子网掩码：255.255.255.0
    3. 所处网段：130.168.1.0
    4. 256 - 2 个主机ID地址可用

    计算机和其它计算机通信前，会先判断目标主机和自己是否在同一个网段

    • 同一网段：不需要路由器进行转发
    • 不同网段：交由路由器进行转发
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    IP地址的分类

    A类地址

    网络ID

    • 0不能用，127作为保留网段
    • 其中127.0.0.1是本地环回地址（Loopback）代表本机地址
    • 第一部分的取值范围是：1~126

    主机ID

    • 第2、3、4部分的取值范围是：0~255
    • 每个A类网络能容纳的最大主机数是：256 * 256 * 256 - 2 = 16777214

    B类地址

    网络ID

    • 第1部分取值范围是：128~191
    • 第2部分取值范围是：0~255

    主机ID

    • 第3、4部分的取值范围是：0~255
    • 每个B类网络能容纳的最大主机数是：256 * 256 - 2 = 65534

    C类地址

    网络ID

    • 第1部分取值范围是：192~223
    • 第2、3部分取值范围是：0~255

    主机ID 

    • 第4部分的取值范围是：0~255
    • 每个C类网络能容纳的最大主机数是：265 - 2 = 254

    D类地址：没有子网掩码，用于多播（组播）地址

    第一部分取值范围是：224~239

    E类地址：保留为今后使用

     第一部分取值范围是：240~255

    （给你一个IP地址，就看第一部分区分是哪一类网络）

    子网掩码的CIDR表示方法

    CIDR（Classless Inter-Domain Routing）：无类别域间路由

    子网掩码的CIDR表示方法

    • 192.168.1.100/24，代表子网掩码有24个1，也就是255.255.255.0
    • 123.210.100.200/16，代表子网掩码有16个1，也就是255.255.0.0

    计算工具：http://www.sojson.com/convert/subnetmask.html

    子网划分

    为什么要进行子网划分？

    如果需要让200台主机在同一个网段内，可以分配一个C类网段，比如192.168.1.0/24

    • 共254个可用IP地址：192.168.1.1~192.168.1.254
    • 多出54个空闲的IP地址，这种情况并不算浪费资源

    如果需要让500台主机在同一个网段内，那就分配一个B类网段，比如191.100.0.0/16

    • 共65534个可用IP地址：191.100.0.0~191.100.255.254
    • 多出65034个空闲的IP地址，这种情况属于极大的浪费资源

    如何尽量浪费资源？

    --->子网划分

    191.100.0.0/16   -----> 16/32/64个子网段

    子网划分：借主机位作为子网位，划分出多个子网

    • 等长子网划分：将网段等分成多个子网，每个子网的可用IP地址数量是一样的
    • 变长子网划分：每个子网的可用IP地址数量可以是不一样的

    子网划分器：

    http://www.ab126.com/web/3552.html

    子网划分的步骤：

    1. 确定子网的子网掩码长度
    2. 确定子网中第1个、最后一个主机可用的IP地址 

     等长子网划分 -- 等分成2个子网

    本来有一个C类网段，192.168.0.0/24，要划分为2个子网段

    1. A子网：192.168.0.0/25，子网掩码：255.255.255.128
    2.  
    3. 192.168.0.1~192.168.0.126，共126台
    4.  
    5. B子网：192.168.0.128/25，子网掩码：255.255.255.128
    6.  
    7. 192.168.0.129~192.168.0.254，共126台
    8.

    等长子网划分 -- 等分成4个子网 

    本来有一个C类网段，192.168.0.0/24，要划分为4个子网段 

    1. A子网的主机可用IP地址：192.168.0.1~192.168.0.62
    2. B子网的主机可用IP地址：192.168.0.65~192.168.0.126
    3. C子网的主机可用IP地址：192.168.0.129~192.168.0.190
    4. D子网的主机可用IP地址：192.168.0.193~102.168.0.254
    5.  
    6. 4个子网的子网掩码都是：255.255.255.192/26

    等长子网划分 -- 等分成8个子网

    本来有一个C类网段，192.168.0.0/24，要划分为4个子网段 

    1. A子网的主机可用IP地址：192.168.0.1~192.168.0.30
    2. B子网的主机可用IP地址：192.168.0.33~192.168.0.62
    3. C子网的主机可用IP地址：192.168.0.65~192.168.0.94
    4. D子网的主机可用IP地址：192.168.0.97~192.168.0.126
    5. E子网的主机可用IP地址：192.168.0.129~192.168.0.158
    6. F子网的主机可用IP地址：192.168.0.161~192.168.0.190
    7. G子网的主机可用IP地址：192.168.0.193~192.168.0.222
    8. H子网的主机可用IP地址：192.168.0.225~192.168.0.254
    9.  
    10. 8个子网的子网掩码都是：255.255.255.224/27
    数据通信原理课件1
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    变长子网划分

    如果一个子网地址块的长度是原网段的（1/2）^2，那么

    • 子网的子网掩码，就是在原网段的子网掩码基础上增加n个1
    • 不等长的子网，它们的子网掩码也不同

     假设上图是对192.168.0.0/24进行变长子网划分

    1. C网段：子网掩码：255.255.255.128/25
    2. B网段：子网掩码：255.255.255.192/26
    3. A网段：子网掩码：255.255.255.224/27
    4. D网段：子网掩码：255.255.255.252/30
    5. E网段：子网掩码：255.255.255.252/30

     问题：下面这两台设备能正常通信吗？

    首先要求网络号，通过子网掩码（subnet mask）可以计算出网络ID：子网掩码&IP地址，分别是：计算机0：192.168.0.0/24，计算机1：192.168.0.0/16，这样是错误的，要拿自己的子网掩码和要发送信息的主机的IP地址按位与，计算机0判断计算机1的所处网段为：192.168.10.10 & 255.255.255.0 = 192.168.10.0，不在同一个网段，计算机1判断计算机0的所处网段为：192.168.0.10 & 255.255.0.0 = 192.168.0.0.不构能成通信。

    超网

    跟子网反过来，他是将多个连续的网段合并成一个更大的网段。

    需求：原本有200台计算机使用192.168.0.0/24网段，现在希望增加200台设备到同一个网段

    解决方法：合并192.268.0.0/24和192.168.1.0/24为一个网段：192.168.0.0/23（子网掩码往左移动一位）

    问： 192.168.0.255/23这个IP地址，可以分配给计算机使用吗？

    可以看到： 

    主机位为9位，所有右边8位+0，主机位并没有全为1，可以使用。

    但192.168.1.255/23就不能分配给计算机使用。

    合并4个网段

    将192.268.0.0/24，192.268.1.0/24，192.268.2.0/24，192.268.3.0/24合并为192.168.0.0/22网段 

    思考： 下面2个网段，能通过子网掩码向左移动1位进行合并吗？

    是不能的。

    合并网段的规律

    假设n是2的k次幂（k≥1）

    如果第一个网段的网络号能被n整除，那么由它开始连续的n个网段，能通过左移k位子网掩码进行合并

    比如

    • 第一个网段的网络号以二进制0结尾，那么由它开始连续的2个网段，能通过左移1位子网掩码进行合并
    • 第一个网段的网络号以二进制00结尾，那么由它开始连续的4个网段，能通过左移2位子网掩码进行合并
    • 第一个网段的网络号以二进制000结尾，那么由它开始连续的8个网段，能通过左移3位子网掩码进行合并

    判断一个网段是子网还是超网

    192.168.10.10/22

    一看就是C类网络，默认网络位就是24，但它是22，变少了，就是子网

    191.168.10.10/18

    为B类网络，默认网络位为16，但它是18，变长了，为超网。

    总结如何判断一个网段是子网还是超网

    1. 看看该网段的类型，是A、B、C哪类网络，默认情况下，A类子网掩码位数是8，B类子网掩码位数是16，C类子网掩码位数是24
    2. 如果该网段的子网掩码位数比默认子网掩码多，就是子网
    3. 如果该网段的子网掩码位数比默认子网掩码少，就是超网

    比如：

    25.100.0.0/16是一个A类子网

    200.100.0.0/16是一个C类超网

    （一旦有了划分子网和超网技术，就没有必要区分A,B,C类网络。）

    学习自：

    https://www.bilibili.com/video/BV1Fy4y1Y7n6?p=3&vd_source=d723b3493506fecc860f663dfe500fbc

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  • 原文地址：https://blog.csdn.net/m0_54929728/article/details/126157350