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网络基础知识

IP地址

IP地址是用于区分同一个网络中的不同主机的唯一标识。

Internet中的主机要与其他机器通信必须具有一个IP地址，因为网络中传输的数据包必须携带目的IP地址和源IP地址，路由器依靠此信息为数据包选择路由。
IP地址可以为32位（IPV4，4个字节）或者128位（IPV6，16个字节）。

通常使用点分十进制表示，例如：172.10.1.10。

IP地址由网络号和主机号两部分组成，其中网络号的位数直接决定可以分配的网络数，主机号的位数则决定网络中最大的主机数。

由于整个互联网所包含的网络规模不太固定，因此IP地址空间被划分为不同的类别，每一类具有不同的网络号位数和主机号位数。

IP地址共分为5类，分别为A、B、C、D、E类。

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A类IP地址 ，即在IP地址的4段号码中，第1段号码为网络号码，剩下的3段号码为本地计算机的号码。如果用二进制数表示IP地址，则A类IP地址就是由1字节的网络地址和3字节的主机地址组成。也就是说，A类IP地址中网络的标识长度为8位，主机标识的长度为24位。

A类IP地址的范围为1.0.0.1 到 127.255.255.254
（二进制表示为：00000001 00000000 00000000 00000001 — 01111111 11111111 11111111 11111110），

最后一个地址为广播地址。

因此A类网络数量较少，有 $126（2^7-2）$ 个网络，每个网络可以容纳主机数为 $16777214（2^{24}-2）$台。

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B类IP地址 ，即在IP地址的4段号码中，前2段号码为网络号码。

如果用二进制表示IP地址，则B类IP地址由2字节的网络地址和2字节主机地址组成，
也就是说，B类IP地址中网络标识的长度为16位，主机标识的长度为16位。

B类IP地址范围为128.0.0.1到191.255.255.254
（二进制表示为10000000 00000000 00000000 00000001 – 10111111 11111111 11111111 11111110）。

因此B类网络有 $16383（2^{14}-1）$ 个网络，每个网络可以容纳 $65534（2^{16}-2）$台主机。

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C类IP地址，即在IP地址的4段号码中，前3段为网络号码，剩下的1段号码为本地计算机的号码。
如果用二进制表示IP地址，则C类IP地址由3字节的网络地址和1字节的主机地址组成，
也就是说，C类IP地址中网络的标识长度为24位，主机标识的长度为8位。

C类IP地址范围为192.0.0.1到223.255.255.254
（二进制表示为：11000000 00000000 00000000 00000001 – 11011111 11111111 11111111 11111110）。

因此C类网络有 $2097152（2^{21}-1）$ 个网络，每个网络最多可容纳 $254（2^8-2）$台主机。

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D类IP地址，被称为多播地址或组播地址。
组播地址被用来一次寻址一组计算机，即组播地址标识共享同一协议的一组计算机，
其范围从224.0.0.0到239.255.255.255。

E类IP地址不分网络号和主机号，其范围为240.0.0.0到247.255.255.255。

E类地址的第1个字节的前5为固定为11110。
E类地址目前为保留状态，供以后使用。
需要注意的是x.x.x.0与x.x.x.255不可以作为主机的IP地址，
因为x.x.x.0用于表示一个网段，x.x.x.255用于广播地址。

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子网掩码

子网掩码也可称为网络掩码。
用户通过子网掩码可以很快确认当前主机IP所属的网络类型，
通常网络地址部分为“1”，主机地址部分为“0”。

A类IP地址的子网掩码为255.0.0.0；
B类IP地址的子网掩码为255.255.0.0；
C类IP地址的子网掩码为255.255.255.0。

子网掩码主要用于判断主机发送的数据包是发送给外网还是内网。
主机A向主机B发送数据包，则主机A先将自己的子网掩码与目标主机B的IP地址执行“与”操作。
假设主机B的IP地址为192.168.0.100，主机A的子网掩码为255.255.255.0，将IP地址与子网掩码进行“与”操作得到网络地址，结果为192.168.0.0。
主机A将此网络地址与主机B所在的网络地址做对比：如果网络地址相同，则表明主机A与主机B在同一网络中，数据包向内网发送；
如果不同，则向外网发送（发送至网关）。

网关又称为连接器或协议转换器。
主要用于在传输层上实现网络连接（两个上层协议不同的网络互联）。
网关的实质是一个网络通向其他网络的IP地址。

例如，网络A与网络B：网络A的IP地址范围为192.168.1.1～192.168.1.254，其子网掩码为255.255.255.0；网络B的IP地址范围为192.168.2.1～192.168.2.254，子网掩码为255.255.255.0。

如果没有路由器，两个网络之间不能进行TCP/IP通信，因为TCP/IP协议根据子网掩码判定两个网络中的主机处于不同的网络，此时要实现网络间的通信，必须通过网关。

这就如同在公司中同一个部门的员工可以直接相互交流，而不同部门的员工要当面聊天，则需要员工走出办公室出门，去其他办公室或会议室，此时的“门”就相当于网络中的网关。

如果网络A中的主机要向网络B中的主机发送数据包，则数据包需要先由主机转发给自己的网关，再由网关转发到网络B的网关，网络B的网关再将其转发给网络B的主机。

DNS

DNS（Domain Name System，域名系统）是域名与IP地址相互映射的一个分布式数据库。

其主要的目的是帮助用户更方便地访问互联网。

例如，在浏览器中输入网站域名，必须通过域名服务器解析域名，从而得到服务器的实际IP地址。

这样做的好处在于，当用户需要通过网络访问某些服务时，不需要再去查找该服务的实际IP地址，使用固定的域名即可。

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