IP地址，同一网段，子网掩码，默认网关，添加路由

自己在学习网络通信的这个过程中，渐渐的对网络的一些基本知识，有了一种了解，突然想把这里的一些基本的问题，进行下总结，也给自己留个笔记。

（1）IP

首先来说说ip地址吧，IP地址是指互联网协议地址（Internet Protocol Address，又译为网际协议地址），是IP Address的缩写。IP地址的作用很简单，就像是我们每个人的家庭住址都有个门牌号码一样，你在整个的互联网环境下，别人怎么能够找到你呢，肯定找不到，然后就要知道你的唯一标识。这就产生了IP地址的概念，而IP地址主要分为两类，一类是IPV4,用4个字节32位来表示地址，而IPV6用128个位来表示IP地址。现在普遍使用的是IPv4地址。今天也会重点说下IPV4.

IPV4地址是一个32位的二进制数，通常被分割为4个“8位二进制数”（也就是4个字节）。IP地址通常用“点分十进制”表示成（a.b.c.d）的形式，其中，a,b,c,d都是0~255之间的十进制整数。例：点分十进IP地址（100.4.5.6），实际上是32位二进制数（01100100.00000100.00000101.00000110）,

IP地址编址方案：IP地址编址方案将IP地址空间划分为A、B、C、D、E五类，其中A、B、C是基本类，D、E类作为多播和保留使用。将IP地址分成了网络号和主机号两部分，设计者就必须决定每部分包含多少位。网络号的位数直接决定了可以分配的网络数（计算方法2^网络号位数-2）；主机号的位数则决定了网络中最大的主机数（计算方法2^主机号位数-2）。如下图所示：

IP地址的范围如下：

类别                           网络号 /占位数                主机号 /占位数                               用途 
A                                    1～126 / 8             0～255 0～255 1～254 / 24                国家级 
B                   128～191 0～255 / 16           0～255 1～254 / 16                             跨过组织 
C 192～223 0～255 0～255 / 24                            1～254 / 8                                企业组织

我们在日常的生活中使用的IP地址主要是C类。

下面用个图片表示下更清晰

（2）同一网段

所谓的同一个网段，就是两个IP地址的网络标识完全相同，一般会有这样的结论，就是如果两个ip 的前三个字节相同，那么就是同一个网段，但是这个并不是准确的，这个要结合子网掩码来看，因为我们C类地址的子网掩码默认是255.255.255.0 如果使用这个子网掩码的话，应该刚才的结论就是对的，如果不是，就可能不正确了。判断是否是同一个网段，就要计算下。

例子：两个ip 地址分别是 211.95.165.24和211.95.164.78他们的子网掩码是255.255.254.0，那么这俩个IP是否在同一个子网里呢。

子网掩码255.255.254.0，现在分别将上述两个IP地址分别与掩码做与运算，如下所示： 

211.95.165.24 11010011 01011111 10100101 00011000

255.255.254.0 11111111 11111111 111111110 00000000

与的结果是: 11010011 01011111 10100100 00000000

211.95.164.78 11010011 01011111 10100100 01001110

255.255.254.0 11111111 11111111 111111110 00000000

与的结果是: 11010011 01011111 10100100 00000000

可以看出,得到的结果(这个结果就是网络地址)都是一样的，因此可以判断这两个IP地址在同一个子网。

（3）子网掩码

子网掩码这个概念是不能单独存在的，他是伴随着IP地址而存在的，他的目的是来对IP地址中的网络位和主机位进行区分的，对于这个A类B类C类的IP地址默认的子网掩码如下所示：

255.0.0.0    255.255.0.0255.255.255.0 

在使用默认子网掩码的时候，划分出的网络位数和主机位数很好看了，就不用再过多的说明了。

but 随着互连网应用的不断扩大，原先的IPv4的弊端也逐渐暴露出来，即网络号占位太多，而主机号位太少，所以其能提供的主机地址也越来越稀缺，而且IPV4就是有4段数字，每一段最大不超过255。由于互联网的蓬勃发展各项资料显示全球IPv4位址可能在2005至2010年间全部发完(实际情况是在2011年2月3日IPv4位地址分配完毕）。这个时候让我们想到了变量的作用域的作用，大家想下，我们在学校里上学，不是也有不同班级里的名字有重复的情况吗，而且我们在不同学校里的也有相同的高一一班啊，但是也没有乱啊，而是大家都能区分开的，这就是变量的作用域的意思，我们在一个小范围内部不重复就可以了，比如一个班级里，如果有两个人名，而且把人名作为唯一的标识，那么肯定就会出现重复识别不了的问题，但是如果两个班级内重复就无所谓了。

通常都对一个高类别的IP地址进行再划分，以形成多个子网，提供给不同规模的用户群使用。
这里主要是为了在网络分段情况下有效地利用IP地址， 通过对主机号的高位部分取作为子网号，从通常的网络位界限中扩展或压缩子网掩码，用来创建某类地址的更多子网。但创建更多的子网时，在每个子网上的可用主机地址数目会比原先减少。如下图所示：

最后做三道题：

1.我们看一个考试中常见的题型：一个主机的IP地址是202.112.14.137，掩码是255.255.255.224，要求计算这个主机所在网络的网络地址和广播地址。1.我们看一个考试中常见的题型：一个主机的IP地址是202.112.14.137，掩码是255.255.255.224，要求计算这个主机所在网络的网络地址和广播地址。

这个很好做，我的方法不一定是最简单的，先看子网掩码，一看不是那种默认的子网掩码，224到256还差了32个，

255.255.255.224的掩码所容纳的IP地址有256－224＝32个（包括网络地址和广播地址），那么也就是说它的主机号占了5位。或者直接计算224的二进制表示形式是 11100000 所以他是把主机位的前三位扩展成了网络位。 所以这个主机的所在的网络的网络地址是 202.112.14+128（137二进制形式的前三位有效 再把低位全部置0------100 00000）

然后再计算广播地址，202.112.14+159（137二进制形式的前三位有效   再把低位全部置0------100 11111）

2.还有一种题型，要你根据每个网络的主机数量进行子网地址的规划和计算子网掩码。这也可按上述原则进行计算。给你分配一个C类IP段，192.168.72.0      比如一个子网要有10台主机，那么对于这个子网需要的子网掩码地址是多少：

这个要考虑清楚，虽然是10个主机，但是你得加上 3 ，1个是全0  一个是全1  一个是网关地址。

所以现在就有13个地址，所以只能选择三个二进制位不够，4个二进制位，那就是主机位占4位，那么高四位变成了 网络位。子网掩码就是11111111.11111111.11111111.11110000=255.255.255.240。

如果一个子网有14台主机，不少人常犯的错误是：依然分配具有16个地址空间的子网，而忘记了给网关分配地址。这样就错误了，因为：14＋1＋1＋1＝1717大于16，所以我们只能分配具有32个地址（32等于2的5次方）空间的子网。这时子网掩码为：255.255.255.22414＋1＋1＋1＝1717大于16，所以我们只能分配具有32个地址（32等于2的5次方）空间的子网。这时子网掩码为：255.255.255.224

3.根据子网数进行计算

在求子网掩码之前必须先搞清楚要划分的子网数目，以及每个子网内的所需主机数目。1)将子网数目转化为二进制来表示2)取得该二进制的位数，为 N3)取得该IP地址的类子网掩码，将其主机地址部分的前N位置1 即得出该IP地址划分子网的子网掩码。如欲将B类IP地址168.195.0.0划分成27个子网：1)27=110112)该二进制为五位数，N = 53)将B类地址的子网掩码255.255.0.0的主机地址前5位置1（B类地址的主机位包括后两个字节，所以这里要把第三个字节的前5位置1），得到 255.255.248.0即为划分成27个子网的B类IP地址 168.195.0.0的子网掩码（实际上是划成了32-2=30个子网）。

（4）默认网关

四. 默认网关（地址）
什么是网关？
　　（可以联想下海关？什么是海关？）
连接两个不同的网络的设备都可以叫网关设备；网关的作用就是实现两个网络之间进行通讯与控制。
网关设备可以是 交互机（三层及以上才能跨网络）、路由器、启用了路由协议的服务器、代理服务器、防火墙等
网关地址就是网关设备的IP地址。
假设我们有两个网络：
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

要实现这两个网络之间的通信，则必须通过网关。
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（如附图所示）。网络A向网络B转发数据包的过程。

只有设置好网关的IP地址，TCP/IP协议才能实现不同网络之间的相互通信。
默认网关 
一台主机可以有多个网关。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。
扩展：自动设置默认网关
自动设置就是利用DHCP（Dynamic Host Configuration Protocol, 动态主机配置协议）服务器来自动给网络中的计算机分配IP地址、子网掩码和默认网关 。
一旦网络的默认网关发生了变化时，只要更改了DHCP服务器中默认网关的设置，那么网络中所有的计算机均获得了新的默认网关的IP地址。这种方法适用于网络规模较大、TCP/IP参数有可能变动的网络。

（5）添加路由

这个时候，是很重要的，就是我们使用windows下的wireshark抓包工具的时候，比方说我们公司自己的软件，软件在架构上就分为了三个，客户端，服务器，网关。

而这三个同时部署在一个电脑上的时候，我就我无法用wireshark抓包工具抓取他们之间的交互协议，那么原因是什么呢，因为wireshark抓取的是网卡上的东西，那么由于是IP内部之间的传输，所以不会经过网卡，只有向外传输的时候，才会经过网卡用wireshark能够抓取到，所以我们想要它经过网卡，那这样就好办了，就是你指定如果这个包是发往本地IP的，你就让他费点劲去找网关，然后让网关把它再发配回来就好了，因为你自己的网关是知道你自己在哪里的，这样就经过了网卡，然后网关再送回来又经过了网卡，这样就满足了要求，但是会出现两条一样的指令。原因如下图。

添加路由的指令如下：

route add 192.168.72.109    mask  255.255.255.255      192.168.72.253  

意思是说发往这个192.168.72.109的内容先发送到网关 192.168.72.253 

而这个子网掩码的作用 限定了网络号，现在就是只有发送给192.168.72.109这个号码的才会发送给网关。

而如果你这样添加路由，

route add 172.16.0.0   mask  255.255.255.0   192.168.72.253

那就是你只要是发送给172.16.0...网络号的就都会送给网关了。

（6）内网和外网的区别