以Windows系統(tǒng)中IP地址設(shè)置界面為參考(如圖1)， IP地址, 子網(wǎng)掩碼, 默認網(wǎng)關(guān) 和 DNS服務(wù)器, 這些都是什么意思呢？

　　　　

 

　　學(xué)習(xí)IP地址的相關(guān)知識時還會遇到網(wǎng)絡(luò)地址,廣播地址,子網(wǎng)等概念,這些又是什么意思呢 ？

 

                 

一 IP地址

概述

計算機要實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信，就必須要有一個用于快速定位的網(wǎng)絡(luò)地址。IP地址就是計算機在網(wǎng)絡(luò)中的唯一身份ID，與現(xiàn)實世界中快遞的配送需要有具體的住宅地址是一個道理。

ip地址以圓點分隔號的四個十進制數(shù)字表示，每個數(shù)字從0到255，如某一臺主機的ip地址為：128.20.4.1

　　IP地址的組成

IP地址 = 網(wǎng)絡(luò)地址 + 主機地址(又稱：主機號和網(wǎng)絡(luò)號組成)

想想，為什么會有行政區(qū)劃的劃定（國家、省市區(qū)、街道等），為了更加高效的進行管理、定位；

相同的，我們通常將網(wǎng)絡(luò)也可以分為很多的子網(wǎng)絡(luò)，每個子網(wǎng)絡(luò)有自己的網(wǎng)絡(luò)地址，每個子網(wǎng)絡(luò)由很多的計算機組成（當(dāng)然也可以包含另外一個子網(wǎng)絡(luò)）。

我們要找到指定的IP地址，只要先找到指定的網(wǎng)絡(luò)地址，然后再該網(wǎng)絡(luò)內(nèi)找到對應(yīng)的主機地址即可。

 

　　　　 IP地址是一個 4 * 8bit（1字節(jié)）由 0/1 組成的數(shù)字串（IP4協(xié)議）

以文章開通 win7 截圖中 的 IP地址 192.168.1.168, 子網(wǎng)掩碼 255.255.255.0(下文有詳解) 為例,  這個地址中包含了很多含義:

　　　　　　192.168.100.168（IP地址） = 192.168.1.0 (網(wǎng)絡(luò)地址) + 0.0.0.168（主機地址）

 

　　網(wǎng)絡(luò)地址、主機地址是怎么計算出來的呢？我們需要先簡單學(xué)習(xí)下子網(wǎng)掩碼
　

二 子網(wǎng)掩碼(subnet mask)

　　參照：《百度百科-子網(wǎng)掩碼》

　　IP中的網(wǎng)絡(luò)地址和主機地址各是多少位表示呢？如果不指定，就不知道哪些位是網(wǎng)絡(luò)號、哪些是主機號，這就需要通過子網(wǎng)掩碼來實現(xiàn)。

　　概述

　　子網(wǎng)掩碼又叫網(wǎng)絡(luò)掩碼、地址掩碼、子網(wǎng)絡(luò)遮罩，是一個 4 * 8bit（1字節(jié)）由 0/1 組成的數(shù)字串。

　　它的作用是屏蔽（遮住）IP地址的一部分以劃分成網(wǎng)絡(luò)地址和主機地址兩部分，并說明該IP地址是在局域網(wǎng)上，還是在遠程網(wǎng)上。

　　通過子網(wǎng)掩碼，可以把網(wǎng)絡(luò)劃分成子網(wǎng)，即VLSM（可變長子網(wǎng)掩碼），也可以把小的網(wǎng)絡(luò)歸并成大的網(wǎng)絡(luò)即超網(wǎng)。

　　子網(wǎng)掩碼不能單獨存在，它必須結(jié)合IP地址一起使用。

 

　　子網(wǎng)掩碼的規(guī)則

　　　　長度 為 4 * 8bit（1字節(jié)），由 連續(xù)的1 以及 連續(xù)的0 兩部分組成，

　　　　　　 例如：11111111.11111111.11111111.00000000，對應(yīng)十進制：255.255.255.0

　　假設(shè)，局域網(wǎng)中 計算機A 的IP地址為 192.168.1.1，子網(wǎng)掩碼為 255.255.255.0， 如下圖所示：

　　

網(wǎng)絡(luò)地址: IP 地址中被 連續(xù)的1 遮住的部分，即 11000000.10101000.00000001.00000000, 對應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)地址：192.168.1.0

主機地址: IP 地址中被 連續(xù)的0 遮住的部分，即 00000000.00000000.00000000.00000001, 對應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)地址：0.0.0.1

排除 該網(wǎng)絡(luò) 兩個特殊地址：

　　廣播地址：192.168.1.255　　（主機號全為11111111）（廣播機制及類型見：http://baike.baidu.com/view/473043.htm）

　　網(wǎng)絡(luò)地址：192.168.1.0 　　　（主機號全為00000000）

該子網(wǎng)最大的主機數(shù)：2的8次方 256 - 2

 

　　其他信息：

　　　　A類地址來說，默認的子網(wǎng)掩碼是255.0.0.0；對于B類地址來說默認的子網(wǎng)掩碼是255.255.0.0；對于C類地址來說默認的子網(wǎng)掩碼是255.255.255.0。

                         

三 通過子網(wǎng)掩碼計算網(wǎng)絡(luò)地址

計算方法

計算過程是這樣的:

　　1. 將IP地址和子網(wǎng)掩碼都換算成二進制；

　　2. 將兩者進行 "與運算"，得到網(wǎng)絡(luò)地址。

　　　　計算過程：上下對齊,  1位1位的算, 1與1=1 , 其余組合都為0 

　　　　　　　　　　1 0 1 0

　　　　　與運算　　1 0 1 1

　　　　　-------------------

　　　　　結(jié)果　　　1 0 1 0　

　　　　　　
假設(shè) IP地址為 192.168.1.168，子網(wǎng)掩碼為 255.255.255.0， 則網(wǎng)絡(luò)地址換算步驟如下: 

　　1)將IP地址和子網(wǎng)掩碼分別換算成二進制 　　

　　　　192.168.1.168 換算成二進制為 11000000.10101000.00000001.10101000
　　　　255.255.255.0 換算成二進制為 11111111.11111111.11111111.00000000 
　　

　　2)將二者進行與運算 

　　　　　　　　　11000000.10101000.00000001.10101000 

　　　　與運算　　11111111·11111111·11111111·00000000 

　　　　　　　　----------------------------------------------------------------------------

　　　　　　　　　結(jié)果　　 11000000.10101000.00000001.00000000

　　3) 將運算結(jié)果換算成十進制： 192.168.1.0

 

立即實踐

以用網(wǎng)線直接將兩臺計算機連起來為例：

　　
 

下面是幾種IP地址設(shè)置, 看看在不同設(shè)置下網(wǎng)絡(luò)是通還是不通. 

 

說明：第1種情況能通是因為這兩臺計算機處在同一網(wǎng)絡(luò)192.168.0.0, 所以能通,而2,3種情況下兩臺計算機處在不同的網(wǎng)絡(luò),所以不通. 

網(wǎng)絡(luò)地址的計算過程同上，不再贅述。

結(jié)論:

　　用網(wǎng)線直接連接 或 通過 HUB（集線器）、普通交換機鏈接的計算機必須處于同一網(wǎng)絡(luò)(網(wǎng)絡(luò)地址) 并且主機地址必須不一樣 才能通信。

　　注意：同一網(wǎng)絡(luò)不是指物理連接，而是指網(wǎng)絡(luò)地址.

　　舉個例子，兩臺計算機鏈接到相同路由器（簡單理解為同一個鏈路），如果他們設(shè)置的網(wǎng)絡(luò)地址不一致，則他們也是不能通信的。

 

　　擴展：IP網(wǎng)段表示法

　　　　舉例說明：192.168.0.0/24

　　　　192.168.0.0: 網(wǎng)絡(luò)地址

　　　　24: 表示子網(wǎng)掩碼二進制表示法中，連續(xù)的 1 的 個數(shù)，這里為：11111111·11111111·11111111·00000000，即 255.255.255.0

  

四. 默認網(wǎng)關(guān)（地址）

　　參考：《百度百科-網(wǎng)關(guān)》

什么是網(wǎng)關(guān)？

　　（可以聯(lián)想下海關(guān)？什么是海關(guān)？）

　　連接兩個不同的網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備都可以叫網(wǎng)關(guān)設(shè)備；網(wǎng)關(guān)的作用就是實現(xiàn)兩個網(wǎng)絡(luò)之間進行通訊與控制。

　　網(wǎng)關(guān)設(shè)備可以是 交互機（三層及以上才能跨網(wǎng)絡(luò)）、路由器、啟用了路由協(xié)議的服務(wù)器、代理服務(wù)器、防火墻等

網(wǎng)關(guān)地址就是網(wǎng)關(guān)設(shè)備的IP地址。

 

　　假設(shè)我們有兩個網(wǎng)絡(luò)：

　　網(wǎng)絡(luò)A的IP地址范圍為“192.168.1.1~192.168.1.254”，子網(wǎng)掩碼為255.255.255.0

　　網(wǎng)絡(luò)B的IP地址范圍為“192.168.2.1~192.168.2.254”，子網(wǎng)掩碼為255.255.255.0

要實現(xiàn)這兩個網(wǎng)絡(luò)之間的通信，則必須通過網(wǎng)關(guān)。

如果網(wǎng)絡(luò)A中的主機發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)包的目的主機不在本地網(wǎng)絡(luò)中，就把數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)給它自己的網(wǎng)關(guān)，再由網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)發(fā)給網(wǎng)絡(luò)B的網(wǎng)關(guān)，網(wǎng)絡(luò)B的網(wǎng)關(guān)再轉(zhuǎn)發(fā)給網(wǎng)絡(luò)B的某個主機（如附圖所示）。網(wǎng)絡(luò)A向網(wǎng)絡(luò)B轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包的過程。

　　　

　　　　只有設(shè)置好網(wǎng)關(guān)的IP地址，TCP/IP協(xié)議才能實現(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)之間的相互通信。

 

默認網(wǎng)關(guān) 

一臺主機可以有多個網(wǎng)關(guān)。默認網(wǎng)關(guān)的意思是一臺主機如果找不到可用的網(wǎng)關(guān)，就把數(shù)據(jù)包發(fā)給默認指定的網(wǎng)關(guān)，由這個網(wǎng)關(guān)來處理數(shù)據(jù)包。現(xiàn)在主機使用的網(wǎng)關(guān)，一般指的是默認網(wǎng)關(guān)。

 

擴展：自動設(shè)置默認網(wǎng)關(guān)

自動設(shè)置就是利用DHCP（Dynamic Host Configuration Protocol, 動態(tài)主機配置協(xié)議）服務(wù)器來自動給網(wǎng)絡(luò)中的計算機分配IP地址、子網(wǎng)掩碼和默認網(wǎng)關(guān) 。

一旦網(wǎng)絡(luò)的默認網(wǎng)關(guān)發(fā)生了變化時，只要更改了DHCP服務(wù)器中默認網(wǎng)關(guān)的設(shè)置，那么網(wǎng)絡(luò)中所有的計算機均獲得了新的默認網(wǎng)關(guān)的IP地址。這種方法適用于網(wǎng)絡(luò)規(guī)模較大、TCP/IP參數(shù)有可能變動的網(wǎng)絡(luò)。

另外一種自動獲得網(wǎng)關(guān)的辦法是通過安裝代理服務(wù)器軟件（如MS Proxy）的客戶端程序來自動獲得，其原理和方法和DHCP有相似之處。

 　　　　

　　擴展說明

　　問：在網(wǎng)上看到一些人提問：連接到相同（二層）交換機或集線器上的計算機，如果設(shè)置不同的網(wǎng)絡(luò)地址，為什么不能通信。

　　答：

　　　　在 TCP/IP 協(xié)議中，網(wǎng)絡(luò)層（通過IP地址識別通信方）封包完成交給下一層數(shù)據(jù)鏈路層（通過MAC地址識別通信方）時，需要通過 ARP 廣播 獲取目標 IP 對應(yīng)的 MAC 地址。

　　但因為 ARP 報文只能在相同網(wǎng)絡(luò)地址內(nèi)廣播，如果目標計算機與源計算機處于不同網(wǎng)絡(luò)，則無法進行響應(yīng)，因此源計算機無法完成鏈路層數(shù)據(jù)的封裝。

　　ARP 協(xié)議相關(guān)信息可見 這里。

 

五. DNS服務(wù)器

　　域名與DNS

　　我們訪問一個網(wǎng)站的時候，往往使用的是域名（相對IP來說更加語義清晰、更加容易記憶，例如 www.baidu.com)。

　　域名是由一串用點分隔的名字組成的，通常包含組織名，而且始終包括兩到三個字母的后綴，以指明組織的類型或該域所在的國家或地區(qū)。

　　然而計算機之間的通信網(wǎng)絡(luò)通信是通過IP進行的， 因此需要將域名解析為對應(yīng)的IP，DNS就是進行域名解析的服務(wù)器。

DNS 維護著 域名(domain name)和IP地址 (IP address)的對照表表，以解析消息的域名。

 

　　DNS 查詢的過程如下圖所示

 

DNS 維護著 域名(domain name)和IP地址 (IP address)的對照表表，以解析消息的域名。

1、在瀏覽器中輸入www.qq.com域名，操作系統(tǒng)會先檢查自己本地的hosts文件是否有這個網(wǎng)址映射關(guān)系，如果有，就先調(diào)用這個IP地址映射，完成域名解析。 

2、如果hosts里沒有這個域名的映射，則查找本地DNS解析器緩存，是否有這個網(wǎng)址映射關(guān)系，如果有，直接返回，完成域名解析。

3、如果hosts與本地DNS解析器緩存都沒有相應(yīng)的網(wǎng)址映射關(guān)系，首先會找TCP/ip參數(shù)中設(shè)置的首選DNS服務(wù)器，在此我們叫它本地DNS服務(wù)器，此服務(wù)器收到查詢時，如果要查詢的域名，包含在本地配置區(qū)域資源中，則返回解析結(jié)果給客戶機，完成域名解析，此解析具有權(quán)威性。 

4、如果要查詢的域名，不由本地DNS服務(wù)器區(qū)域解析，但該服務(wù)器已緩存了此網(wǎng)址映射關(guān)系，則調(diào)用這個IP地址映射，完成域名解析，此解析不具有權(quán)威性。 

5、如果本地DNS服務(wù)器本地區(qū)域文件與緩存解析都失效，則根據(jù)本地DNS服務(wù)器的設(shè)置（是否設(shè)置轉(zhuǎn)發(fā)器）進行查詢，如果未用轉(zhuǎn)發(fā)模式，本地DNS就把請求發(fā)至13臺根DNS，根DNS服務(wù)器收到請求后會判斷這個域名(.com)是誰來授權(quán)管理，并會返回一個負責(zé)該頂級域名服務(wù)器的一個IP。本地DNS服務(wù)器收到IP信息后，將會聯(lián)系負責(zé).com域的這臺服務(wù)器。這臺負責(zé).com域的服務(wù)器收到請求后，如果自己無法解析，它就會找一個管理.com域的下一級DNS服務(wù)器地址(qq.com)給本地DNS服務(wù)器。當(dāng)本地DNS服務(wù)器收到這個地址后，就會找qq.com域服務(wù)器，重復(fù)上面的動作，進行查詢，直至找到www.qq.com主機。 

6、如果用的是轉(zhuǎn)發(fā)模式，此DNS服務(wù)器就會把請求轉(zhuǎn)發(fā)至上一級DNS服務(wù)器，由上一級服務(wù)器進行解析，上一級服務(wù)器如果不能解析，或找根DNS或把轉(zhuǎn)請求轉(zhuǎn)至上上級，以此循環(huán)。不管是本地DNS服務(wù)器用是是轉(zhuǎn)發(fā)，還是根提示，最后都是把結(jié)果返回給本地DNS服務(wù)器，由此DNS服務(wù)器再返回給客戶機。