【学习笔记】 IPv4地址、NAT与子网掩码、子网划分

文章目录

  • 一. IP地址
      • ① 在例子中理解
      • ③ IP地址的分类
      • ④ 特殊IP地址
      • ⑤ 私有IP地址
      • ⑥ 各类IP的对比
  • 二. NAT
  • 三. 子网划分与子网掩码
      • ① 子网划分
      • ② 子网掩码
          • 例题1
          • 例题2
      • ③ 使用子网时路由的转发

PPT截自王道考研教程

一. IP地址

  • 可以理解成上网设备的身份证号
  • 唯一
  • 点分十进制:只是便于人观看
  • 每一个接口都有一个IP地址。
    在这里插入图片描述

① 在例子中理解

  • 图中有三个路由器(蓝色带箭头的logo),每个路由器都有三个接口(对应3个IP地址)
  • 路由器之间,没有主机的网络也算网络,称为无编号网络
  • 最左边有两台主机的网络,可以看作LAN1,网络IP地址为222.1.3.0
    以此类推,最上的三台主机网络可看作LAN2,网络IP地址为222.1.1.0
    总的来说,网络的主机号为0,网络号和网络中的主机相同
    在这里插入图片描述

③ IP地址的分类

  • 最前面的虚线位,用于标识IP地址的类型。比如A 0,B 10。
  • D类本篇文章暂且不谈
  • 分类的原因是:网络的类型有很多,不同网络对主机数量的需求不同。
    在这里插入图片描述

④ 特殊IP地址

下列序号对应表中各行

  1. 即 0.0.0.0,自身主机。
  2. 比如 0.0.0.1,由于是同一网络内,因此可以网络号直接写全0。
  3. 即255.255.255.255,可以用于向本网所有主机发送一个广播分组。
    路由器不转发是因为:路由器可隔离广播域
  4. 比如①中的222.1.3.0,表示一个网络
  5. 也是广播地址,和3的差别在于:直接广播地址只对特定网络传播,不对内部。
  6. 不会发出到网络,用于软件测试、端口测试等。
    在这里插入图片描述

⑤ 私有IP地址

只适用于内部网,而不被路由器所认可

  • A网段:10,仅一个
  • B网段:172.16 ~ 172.31,共32个
  • C网段:192.168.0 ~ 192.168.255,共256个
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⑥ 各类IP的对比

-1、-2的情况主要是去掉了④中的特殊IP

  • A:最大主机减去全0(自身主机)、全1(广播);最大网络减去全0(本网络),127(环回)
  • B:相对于A,少了一个环回的情况
  • C:同B
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二. NAT

和一.⑤中的私有IP地址相关。可以让私有IP地址连接到外部网络。
需要有一个安装了NAT的、至少有一个有效外部全球IP地址的路由器。

  • 对于内部IP发送的数据报,NAT路由器会转换其源地址及端口,换成有效的IP。
  • 对于外部发回的数据报,NAT服务器会转换其目的地址,到本应发送的内部IP。
    在这里插入图片描述

三. 子网划分与子网掩码

① 子网划分

划分原因:
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划分方法
外部并不了解内部的子网划分
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② 子网掩码

就是一个11…100…0格式的一串数字,1的个数由网络号决定
如下图,可见子网掩码的1个数和网络号长度一致。
子网掩码与IP地址逐位相与,即可得到子网网络地址。
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例题1

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  • 首先255.255.和141.14进行与操作结果肯定是141.14
  • 然后.24和.0相与,结果肯定是0.
  • 目前结果可以看作是141.14.xxx.0,只需要用.72和.192的二进制相与即可得出结果。
  • 最终结果为:141.14.64.0

注意:不同子网掩码,得出的网络地址结果可能是一样的。

常用二进制_十进制转换表
在这里插入图片描述

例题2

在这里插入图片描述

  • 首先直接IP地址与子网掩码相与,得出结果180.80.76.0
  • 然后由于发送广播分组,可知主机号全1。由子网掩码的二进制形式,可知主机号占10位。
  • 因此,10位全1主机号中8位让点分十进制中最后一格为255,2位让倒数第二格加三(11为3)
  • 也就是180.80.76+3.255 => 180.80.79.255

③ 使用子网时路由的转发

  • 首先路由器会提取数据报中的目的IP地址,如果有对应的IP,就直接交付(1 & 2)
  • 否则,路由会检查有没有目的地址为该地址的特定主机路由(比较特殊,发现则直接走这个路线)
  • 如果还不行,就会检查路由表中所有的目的地址,看看能不能对上。(4)
  • 如果4也不行,就会转给默认路由。默认路由会转给下一个路由,下一个路由不行就下下个路由。
  • 一直不行,在TTL结束后丢弃该数据报。(6)
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