IP、内网、外网、私网、公网、子网掩码、默认网关的概念解析
本文梳理一下网络基础中的一些重要概念。
一、IP
IP(Internet Protocol,网际互连协议)地址就是给每个连在Internet网的主机分配一个在全世界范围内唯一的标示符,Internet管理委员会定义了A、B、C、D、E五类地址,在每类地址中,还规定了网络编号和主机编号。
IP地址 = 网络号+主机号。网络号表示其属于互联网的哪一个网络,主机号表示其属于该网络中的哪一台主机。二者是主从关系。
在TCP/IP协议中,IP地址是以二进制数字形式出现的,共32bit,1bit就是二进制中的1位,为了便于人类阅读理解,Internet管理委员会决定采用一种"点分十进制表示法"表示IP地址:面向用户的文档中,由四段构成的32 比特的IP地址被直观地表示为四个以圆点隔开的十进制整数,其中,每一个整数对应一个字节(8个比特为一个字节称为一段),A、B、C类最常用,下面介绍的都是版本4的IP地址,即IPv4。
1.IP地址的类别
A类
(1.0.0.0-126.0.0.0)(默认子网掩码:255.0.0.0或 0xFF000000)A类地址的网络标识由第一组8位二进制数表示,网络标识的第一位二进制数取值必须为"0"。A类地址允许有126个网段(2^7-2,0不用,127留作它用),网络中的主机标识占3组8位二进制数,每个网络允许有16777214台主机(2^24-2,全0地址为网络地址,全1为广播地址,这两个地址一般不分配给主机)。
0******* ******** ******** ********
1—126 0—255 0—255 1—254
B类
(128.0.0.0-191.255.0.0)(默认子网掩码:255.255.0.0或0xFFFF0000)B类地址的网络标识由前两组8位二进制数表示,网络中的主机标识占两组8位二进制数,网络标识的前两位二进制数取值必须为"10"。B类地址第一个地址为10000000,最后一个地址是10111111,换算成十进制B类地址第一段范围就是128~191,B类地址允许有16384(2^14)个网段,网络中的主机标识占2组8位二进制数,每个网络允许有65533(2^16-2)台主机,适用于结点比较多的网络。
10****** ******** ******** ********
128—191 0—255 0—255 1—254
C类
(192.0.0.0-223.255.255.0)(子网掩码:255.255.255.0或 0xFFFFFF00)C类地址的网络标识由前3组8位二进制数表示,网络中主机标识占1组8位二进制数,C类地址的特点是网络标识的前3位二进制数取值必须为"110"。C类地址第一个地址为11000000,最后一个地址是11011111,换算成十进制C类地址第一段范围就是192~223,C类地址允许有2097152个网段,每个网络允许有254台主机,适用于结点比较少的网络。
110***** ******** ******** ********
192—233 0—255 0—255 1—254
D类
是多播地址。该类IP地址的最前面为“1110”,所以地址的网络号取值于224~239之间。一般用于多路广播用户。
E类
是保留地址。该类IP地址的最前面为“1111”,所以地址的网络号取值于240~255之间。
二、内网、外网、私网、公网
1.内网
内网又称局域网(LAN),是指在某一区域内由多台计算机以及网络设备构成的网络,比如校园网、政府网等,一般方圆几公里。内网一般是用于局域网内部的计算机之间的互相通信,如果需要访问Internet,需要通过代理的方式实现,NAT(Network Address translation,网络地址转换)技术是基于TCP层面的代理,能够相当好地使用于各种IP服务应用,因此被广泛应用。内网的IP地址一般使用私有地址,例如192.168.1.0;外网需要使用公网地址。
2.私网、公网
Internet管理委员会规定如下地址段为私有地址,私有地址可以自己组网时用,但不能在Internet网上用,Internet网没有这些地址的路由,有这些地址的计算机要上网必须转换成为合法的IP地址,也称为公网地址。下面是A、B、C类网络中的私有地址段,自己组网时就可以用这些地址了。
10.0.0.0~10.255.255.255
172.16.0.0~172.131.255.255
192.168.0.0~192.168.255.255
本地回环地址:127.0.0.1。即本机地址,等同于localhost或本机IP。例如:ping 127.0.0.1来测试本机TCP/IP是否正常。
3.外网
外网也被称为广域网(WAN),所覆盖的范围从几十公里到几千公里,它能连接多个地区、城市和国家,或横跨几个洲并能提供远距离通信,形成国际性的远程网络。内网外网是一组相对的概念,比如单位的几个部门的局域网对应内网,这几个局域网连接到的单位里大的局域网就是外网;而这个大的局域网又连接到Internet,相对于Internet这个外网,该局域网也可成为内网。
三、子网掩码、默认网关
1.子网掩码
子网掩码(subnet mask)又叫网络掩码、地址掩码,是一个32位地址,必须结合IP地址一起使用,它的作用是屏蔽IP地址的一部分以标识出网络地址和主机地址。通过子网掩码,就可以判断两个IP在不在一个局域网内部。
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。
eg:计算IP地址为:202.99.160.50子网掩码是255.255.255.0的网络地址
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)将结果换算成十进制,11001010·01100011·10100000·00000000换算成十进制就是202.99.160.0
然后通过不同IP的网络地址的比较,就能知道是否可以互通。
2.默认网关
网关(Gateway)又称网间连接器、协议转换器,用于TCP/IP协议的配置项,是一个可直接到达的IP路由器的IP地址。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。
在没有路由器的情况下,两个网络之间是不能进行TCP/IP通信的,即使是两个网络连接在同一台交换机(或集线器)上,TCP/IP协议也会根据子网掩码(255.255.255.0)判定两个网络中的主机处在不同的网络里。而要实现这两个网络之间的通信,则必须通过网关。比如有网络A和网络B,网络A的IP地址范围为“192.168.1.1~192.168.1.254”,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。
如果网络A中的主机发现数据包的目的主机不在本地网络中,就把数据包转发给它自己的网关,再由网关转发给网络B的网关,网络B的网关再转发给网络B的某个主机。
网关的IP地址是具有路由功能的设备的IP地址,具有路由功能的设备有路由器、启用了路由协议的服务器(实质上相当于一台路由器)、代理服务器(也相当于一台路由器)。
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