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前言

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文章目录

  • 前言
  • 互联网
  • 127.0.0.1 和 0.0.0.0
      • 1. **127.0.0.1 (回环地址)**
      • 2. **0.0.0.0 (未指定地址)**
      • 区别总结:
  • 默认网关(Default Gateway)
      • 默认网关的作用:
      • 默认网关的常见配置:
      • 默认网关的配置示例:
      • 默认网关的工作原理:
      • 重要事项:
      • 总结:
  • IPv6和IPv4
      • 1. **地址长度与地址格式**
      • 2. **地址表示法**
      • 3. **地址分配与路由**
      • 4. **网络配置**
      • 5. **安全性**
      • 6. **数据包头部**
      • 7. **广播(Broadcast)**
      • 8. **过渡机制**
      • 9. **配置和部署的复杂性**
      • 总结:
  • IPv4地址和子网掩码
      • 子网掩码 (Subnet Mask)
      • **子网掩码的作用**
      • **子网掩码的表示方法**
      • **常见子网掩码及其对应的网络位**
      • **子网掩码的工作原理**
      • **子网掩码实例**
      • **总结**


互联网

【网络】互联网到底是如何建立起来的?

127.0.0.1 和 0.0.0.0

127.0.0.10.0.0.0 都是特殊的 IP 地址,但它们在网络中的作用和意义有所不同:

透彻!127.0.0.1和0.0.0.0之间的区别总算听明白了!

1. 127.0.0.1 (回环地址)

  • 用途127.0.0.1 被称为回环地址 (Loopback Address),它指向本地计算机。这个地址通常用来在本机上进行网络通信测试和诊断。
  • 功能:当你在本地计算机上发送数据到 127.0.0.1,它实际上会在计算机内部回环,不会离开本机网络接口。它用于测试应用程序和网络服务是否在本机正常工作,而不涉及外部网络。
  • 范围127.0.0.1 是整个 127.0.0.0/8 地址范围的一部分,通常这个地址用于本机之间的通信。

2. 0.0.0.0 (未指定地址)

  • 用途0.0.0.0 是一个“未指定”或“默认”地址,通常在网络配置中表示“没有特定的 IP 地址”。它有多个用途,具体取决于上下文。
    • 服务器 中,0.0.0.0 表示绑定到所有可用的网络接口。即,当服务器监听 0.0.0.0 时,它会接收来自任何网络接口(本地网络、Wi-Fi、外部网络等)的连接。
    • 路由器配置 中,0.0.0.0 也可以表示默认网关或没有指定路由的地址。
    • IP 分配 中,它有时表示“动态分配”或尚未分配的地址(如 DHCP 请求时,客户端可能会使用 0.0.0.0 作为源地址)。

区别总结:

  • 127.0.0.1 是一个回环地址,专用于本地机器的网络通信,通常用于测试。
  • 0.0.0.0 是一个未指定或默认地址,表示没有特定的网络接口或未分配的地址,常用于服务器监听或路由配置。

默认网关(Default Gateway)

什么是默认网关

默认网关(Default Gateway) 是在计算机网络中用来让设备访问其他网络(特别是互联网)时使用的一个路由设备的 IP 地址。它充当了网络设备与其他网络(如外部互联网或不同子网)之间的桥梁。

默认网关的作用:

  1. 跨网络通信:当一个设备(如计算机、手机或路由器)要与不在其本地网络中的设备通信时,它会将数据发送到默认网关。默认网关会根据目的地的 IP 地址决定如何将数据包转发到目的网络。

  2. 转发数据包:如果目标设备的 IP 地址不在设备所在的子网范围内,设备会将数据包发送到默认网关,默认网关再通过其路由表转发数据到正确的目标。

默认网关的常见配置:

  • 在家庭网络中,通常情况下,路由器 会作为默认网关,所有家庭设备(如电脑、手机、打印机等)都将其路由器的 IP 地址设置为默认网关。路由器会通过互联网连接将数据转发到外部网络。
  • 在公司或大规模网络中,默认网关可能是内部路由器或防火墙设备,它负责将公司内部网络与外部网络连接起来。

默认网关的配置示例:

  • IP 地址:例如,家庭路由器的默认网关通常是 192.168.1.1,这意味着所有设备访问外部网络时,都通过该路由器进行转发。
  • Windows 操作系统中,可以通过命令行 ipconfig 查看当前计算机的默认网关。
  • Linux/Unix 系统中,可以使用命令 ip routeroute -n 查看默认网关。

默认网关的工作原理:

  1. 设备通信:假设设备 A(IP:192.168.1.10)想访问设备 B(IP:10.0.0.20),而设备 A 和设备 B 不在同一个子网内。
  2. 发送到默认网关:设备 A 会查看设备 B 的 IP 地址,发现 10.0.0.20 不在 192.168.1.0/24 子网内,因此它会将数据包发送到配置的默认网关(假设网关 IP 为 192.168.1.1)。
  3. 网关转发数据:默认网关收到数据包后,根据路由表判断如何将数据包转发到目标网络 10.0.0.0/8,最终到达设备 B。

重要事项:

  • 没有默认网关:如果设备没有配置默认网关,它只能和同一子网内的设备通信,无法访问外部网络或互联网。
  • 多个网关:某些复杂的网络中,可能会有多个网关,设备会选择最合适的网关进行数据转发,通常是通过路由策略来决定。

总结:

默认网关是用于设备与不同子网或外部网络通信的关键设备,通常是路由器,它帮助设备将数据包正确地发送到目的网络或互联网。

IPv6和IPv4

IPv6和IPv4的主要区别?子网掩码,二进制转化,地址分类,头部,安全有什么不同?
【硬核科普】IP地址是什么东西?IPV6和IPV4有什么区别?公网IP和私有IP又是什么?

IPv6IPv4 是两种不同版本的互联网协议,它们在多个方面有所区别,主要包括地址长度、地址格式、路由机制、安全性等。下面是它们的主要区别:

1. 地址长度与地址格式

  • IPv4

    • 地址长度:32位,通常表示为四个十进制数字,每个数字表示 8 位(1 字节),并通过点分隔。例如:192.168.1.1
    • 总地址数量:IPv4 地址空间提供约 43 亿个(2^32)唯一的地址。随着互联网设备的增加,这些地址已经接近用尽。
  • IPv6

    • 地址长度:128位,表示为八组四个十六进制数字,每组由冒号 : 分隔。例如:2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334
    • 总地址数量:IPv6 地址空间非常庞大,提供约 340 万亿亿(3.4×10^38)个地址。这为全球每个设备提供了几乎无限的唯一地址。

2. 地址表示法

  • IPv4

    • 使用点分十进制表示法(如:192.168.0.1)。
  • IPv6

    • 使用十六进制表示法,每个十六进制数代表 4 个二进制位。
    • 支持简写:如果连续的零段存在,可以缩写为 ::,但只允许出现一次。例如,2001:0db8::1 等于 2001:0db8:0000:0000:0000:0000:0000:0001

3. 地址分配与路由

  • IPv4

    • 地址分配依赖于 NAT(网络地址转换) 来处理地址不足的问题,即多个设备共享一个公共 IP 地址。
    • 路由表较为复杂,因为 IPv4 地址数量有限,网络中存在大量子网和路由器。
  • IPv6

    • IPv6 设计上能够为每个设备分配独立的全球唯一地址,不再需要 NAT。每个设备都可以有一个公网地址。
    • 路由表更加简洁,设计上使得路由更加高效,且支持更大的地址空间。

4. 网络配置

  • IPv4

    • 需要手动配置或使用 DHCP(动态主机配置协议)来获取 IP 地址和其他配置信息。
  • IPv6

    • 支持自动地址配置(SLAAC,Stateless Address Autoconfiguration),设备可以通过网络自动获取一个唯一的 IPv6 地址,无需 DHCP。
    • 虽然也可以使用 DHCPv6,但许多情况下设备通过 SLAAC 自动获取地址。

5. 安全性

  • IPv4

    • 安全性主要通过外部协议(如 IPsec)实现,IPv4 本身没有内建的加密机制。
  • IPv6

    • 安全性设计时就考虑到了,IPv6 协议本身原生支持 IPsec(用于加密和认证)。这意味着 IPv6 更容易实现端到端的加密通信,虽然在实际应用中,IPsec 并非强制启用。

6. 数据包头部

  • IPv4

    • IPv4 数据包头部结构较为复杂,包含多个可选字段,可能导致处理延迟。
  • IPv6

    • IPv6 的数据包头部结构简化,减少了冗余字段,虽然字段更多,但它删除了许多不常用的选项,优化了数据包的处理效率。

7. 广播(Broadcast)

  • IPv4

    • IPv4 支持广播,即数据包发送到子网中的所有设备。
  • IPv6

    • IPv6 不支持广播,取而代之的是使用 组播(Multicast) 来向一组特定的设备发送数据。这样可以提高网络效率,减少广播风暴。

8. 过渡机制

  • IPv4

    • IPv4 不支持向 IPv6 的过渡,因为它是设计时单独考虑的。
  • IPv6

    • IPv6 设计时考虑到了与 IPv4 兼容的过渡机制,如 双栈(Dual Stack) 技术,可以同时运行 IPv4 和 IPv6 网络,便于从 IPv4 过渡到 IPv6。
    • 还支持隧道技术(如 6to4 隧道)和其他过渡协议。

9. 配置和部署的复杂性

  • IPv4

    • IPv4 部署普遍,但由于地址枯竭、NAT 和子网划分的复杂性,管理和配置逐渐变得困难。
  • IPv6

    • 虽然 IPv6 提供了更大的地址空间和更简单的配置,但由于设备和网络基础设施的兼容问题,IPv6 的部署相对较为缓慢。

总结:

  • IPv6 的主要优势是提供了极大的地址空间、更简洁的头部结构、更强的安全性支持、以及去除广播等改进,旨在解决 IPv4 地址枯竭和网络复杂性问题。
  • IPv4 目前仍广泛使用,但因地址不足和网络拥塞等问题,逐步过渡到 IPv6 是未来发展的趋势。

IPv6 是对 IPv4 的升级,它为不断增长的设备数量和网络需求提供了更好的解决方案,但其部署仍需要时间,尤其是在全球范围内。

IPv4地址和子网掩码

IPv4地址和子网掩码

子网掩码 (Subnet Mask)

子网掩码(Subnet Mask)是用于划分IP地址网络部分与主机部分的一个工具。它帮助网络设备判断目标IP地址是否在同一子网内,从而决定数据包的转发方式。子网掩码本质上是一个与IP地址格式相同的二进制数,通过与IP地址进行按位与运算,确定网络部分和主机部分。

子网掩码的作用

  1. 区分网络部分和主机部分:子网掩码定义了IP地址中哪些位属于网络部分,哪些位属于主机部分。通常,子网掩码的二进制形式包含一连串的1(表示网络部分)和一连串的0(表示主机部分)。

  2. 确定子网范围:通过子网掩码,可以知道一个IP地址所在的子网范围。例如,子网掩码为 255.255.255.0 时,IP地址的前三个字节(即24位)表示网络,最后一个字节表示主机。

  3. 判断目标地址是否在同一子网:设备使用子网掩码和目标IP地址进行运算,确定目标是否在本子网内。如果在同一子网内,数据包可以直接发送;如果不在同一子网,则需要通过默认网关进行转发。

子网掩码的表示方法

子网掩码通常有两种表示方法:

  1. 点分十进制表示法(常见):例如 255.255.255.0,即四个字节,每个字节使用点分十进制表示。

  2. CIDR表示法(简洁):以IP地址后加斜杠(/)和数字表示网络位的数量。例如,192.168.1.0/24 表示网络的前24位是网络部分,后面的位是主机部分。

常见子网掩码及其对应的网络位

子网掩码(点分十进制)CIDR表示法网络位数可用主机数
255.0.0.0/88位16,777,214
255.255.0.0/1616位65,534
255.255.255.0/2424位254
255.255.255.255/3232位1

子网掩码的工作原理

子网掩码的工作原理基于二进制的位运算。子网掩码通过与目标IP地址进行按位与运算,来判断IP地址属于哪个子网。

例如,IP地址 192.168.1.10 和子网掩码 255.255.255.0,按位与的过程如下:

  • IP地址: 192.168.1.10 → 二进制表示:11000000.10101000.00000001.00001010
  • 子网掩码: 255.255.255.0 → 二进制表示:11111111.11111111.11111111.00000000

按位与后得到的结果是: 11000000.10101000.00000001.00000000,即 192.168.1.0,表示设备所在的网络是 192.168.1.0/24 网络。

子网掩码实例

假设网络有一个IP地址 192.168.1.10,子网掩码 255.255.255.0,则网络部分是 192.168.1,主机部分是 10。这意味着在 192.168.1.0/24 网络中,所有IP地址的前三个字节相同,只有最后一个字节表示不同的主机。

  • 网络地址192.168.1.0(不能分配给主机)
  • 广播地址192.168.1.255(用来广播数据包到该子网的所有设备)
  • 可用主机范围192.168.1.1192.168.1.254(可分配给主机)

总结

  • 子网掩码用于划分和定义一个IP地址的网络部分和主机部分。
  • 它帮助设备判断目标IP是否在同一子网内,若不在同一子网,则通过默认网关转发数据。
  • 子网掩码有点分十进制和CIDR两种表示方式,常见的子网掩码包括 255.255.255.0255.255.0.0255.0.0.0 等。

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