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IP地址基础概念

IP地址是互联网协议地址的简称，用于唯一标识网络中的设备。分为IPv4和IPv6两种版本：

• IPv4：32位地址，格式如192.168.1.1，约43亿个地址，已面临枯竭。
• IPv6：128位地址，格式如2001:0db8:85a3::8a2e:0370:7334，地址空间极大。

IP地址分类与子网划分

IPv4地址分为五类（A-E类），常用的是A、B、C类：

• A类：首位为0，范围1.0.0.1到126.255.255.254，用于大型网络。
• B类：前两位为10，范围128.0.0.1到191.255.255.254，用于中型网络。
• C类：前三位为110，范围192.0.0.1到223.255.255.254，用于小型网络。

子网划分通过借位主机部分创建子网。例如，将192.168.1.0/24划分为4个子网：

• 子网掩码：255.255.255.192（/26）
• 子网范围：192.168.1.0-63、64-127、128-191、192-255

私有IP与公有IP

• 私有IP：用于内网，范围如下：
  • 10.0.0.0/8
  • 172.16.0.0/12
  • 192.168.0.0/16
• 公有IP：全球唯一，由ISP分配。

NAT与端口映射

**NAT（网络地址转换）**将私有IP转换为公有IP，实现内网设备访问外网。常见类型：

• 静态NAT：一对一映射。
• 动态NAT：多对多映射。
• PAT（端口地址转换）：多对一映射，通过端口区分设备。

示例：将内网192.168.1.100:80映射到公有IP203.0.113.1:8080：

iptables -t nat -A PREROUTING -p tcp --dport 8080 -j DNAT --to-destination 192.168.1.100:80

IPv6基础

IPv6特点：

• 地址长度128位，十六进制表示。
• 无NAT需求，支持端到端通信。
• 简化头部，改进路由效率。

示例地址：

2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334

路由与路由协议

路由表决定数据包转发路径。常见路由协议：

• RIP：基于跳数，最大15跳。
• OSPF：链路状态协议，适合大型网络。
• BGP：自治系统间路由协议。

查看Linux路由表：

route -n

网络诊断工具

• ping：测试连通性。

  ping 8.8.8.8
  

• traceroute：追踪路径。

  traceroute google.com
  

• netstat：查看网络连接。

  netstat -tuln
  

安全与防火墙

iptables示例：

• 允许SSH（端口22）：

  iptables -A INPUT -p tcp --dport 22 -j ACCEPT
  

• 默认拒绝所有：

  iptables -P INPUT DROP
  

进阶：SDN与自动化

**软件定义网络（SDN）**将控制平面与数据平面分离，通过控制器（如OpenDaylight）集中管理网络。

示例OpenFlow流表（Mininet）：

from mininet.net import Mininet
net = Mininet()
# 添加交换机与主机
s1 = net.addSwitch('s1')
h1 = net.addHost('h1')
net.addLink(h1, s1)
net.start()

推荐学习资源

• 书籍：《TCP/IP详解》《计算机网络：自顶向下方法》。
• 实验工具：GNS3、Wireshark、Cisco Packet Tracer。
• 在线课程：Coursera的《计算机网络》专项课程。