网络基础概念(IP、MAC、网关、子网掩码)
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IP地址
ip地址是用于标识网络中每台设备的标识。目前 IPV4 ,用32位表示。IPV6,用128位表示
ip的分类
- A:A类地址保留给政府机构,一个A类地址由1字节的网络地址和3字节的主机地址组成,网络地址最高位必须是0,地址范围是1.0.0.1-127.255.255.254,但是127网段被作为环回地址使用,所以可用的A类网络只有126 个,每个网络能容纳 16777216 个主机。A类地址的私有地址为: 10.0.0.0~10.255.255.255,默认子网掩码为 255.0.0.0
- B:B类地址分配给中等规模的公司,一个B类IP地址由2字节的网络地址和2字节的主机地址组成,网络地址的最高位必须是10,地址范围是128.0.0.1-191.255.255.254,可用的B类网络有16384 个,每个网络能容纳 65534 个主机。B类地址的私有地址为: 172.16.0.0~172.31.255.255 ,默认子网掩码为 255.255.0.0
- C: C类地址分配给任何需要的人,一个C类IP地址由3字节的网络地址和1字节的主机地址组成,网络地址、7的最高位必须是110.地址范围是192.0.0.1-223.255.255.254. C类网络可达 2097152 个,每个网络能容纳254个主机。C类地址的私有地址为:192.168.0.0~192.168.255.255,默认子网掩码为 255.255.255.0
- D:D类地址用于组播,第一个字节以1110开始,它是一个专门保留的地址,指向特定的网络,目前这一类地址被用在多点广播中。多点广播地址用来一次寻找一组计算机,它标识共享同一协议的一组计算机,地址范围是 224.0.0.1~239.255.255.254
- E:E类地址用于实验,E类地址不分网络地址和主机地址,它的第1字节的前五位固定为11110,地址范围是240.0.0.1~255.255.255.254
MAC地址
MAC(Media Access Control或者Medium Access Control)地址,意译为媒体访问控制,或称为物理地址、硬件地址,用来定义网络设备的位置。在OSI模型中,第三层网络层负责 IP地址,第二层数据链路层则负责 MAC地址。因此一个主机会有一个MAC地址,而每个网络位置会有一个专属于它的IP地址。MAC地址是网卡决定的,是固定的,所有设备的MAC地址都是全球唯一的
MAC地址是16进制表示的,长度为48bit位,采用冒号分16进制表示
0000000 : 11111111 : 11001110 : 10001000 : 10000010 : 00011101
00:FF:CE:88:82:1D
网关
网关(Gateway)又称网间连接器、协议转换器。网关在网络层以上实现网络互连,是最复杂的网络互连设备,仅用于两个高层协议不同的网络互连。网关既可以用于广域网互连,也可以用于局域网互连。 网关是一种充当转换重任的计算机系统或设备。使用在不同的通信协议、数据格式或语言,甚至体系结构完全不同的两种系统之间,网关是一个翻译器。与网桥只是简单地传达信息不同,网关对收到的信息要重新打包,以适应目的系统的需求。
子网掩码
子网掩码(subnet mask)又叫网络掩码、地址掩码、子网络遮罩,它是一种用来指明一个IP地址的哪些位标识的是主机所在的子网,以及哪些位标识的是主机的位掩码。子网掩码不能单独存在,它必须结合IP地址一起使用。子网掩码只有一个作用,就是将某个IP地址划分成网络地址和主机地址两部分,子网掩码是一个32位地址,用于屏蔽IP地址的一部分以区别网络标识和主机标识,并说明该IP地址是在局域网上,还是在远程网上。例如,A类地址的子网掩码是255.0.0.0,B类地址的子网掩码是255.255.0.0 ,C类地址的子网掩码是255.255.255.0
反子网掩码
反子网掩码:把原来子网掩码中的1换成0 , 0换成1
子网掩码
子网划分就是网络位向主机位借位,增加网络位,减少主机位。如果网络位向主机位借了n位,那么可以划分的子网的个数就是2n。如果m是主机的位数,那么每个子网可以有2m-2个主机。为什么要减去2,因为主机位不能全为0和全为1,全为0表示的是网络位,全为1表示的是广播地址,即是向这个网络中所发送广播的地址。
子网划分一:
根据需要的子网数确定借多少位,假设借的位数为n,则 2^n >= 子网数
例:假设某公司有网段192.168.10.0/24,需要划分7个子网
那么n=3,所以需要向主机位借3位
所以 192.168.10.0/27
一共可以分下面8个子网
192.168.10.000 00000 ----------> 192.168.10.0 /27
192.168.10.001 00000 ----------> 192.168.10.32 /27
192.168.10.010 00000 ----------> 192.168.10.64 /27
192.168.10.011 00000 ----------> 192.168.10.96 /27
192.168.10.100 00000 ----------> 192.168.10.128 /27
192.168.10.101 00000 ----------> 192.168.10.160 /27
192.168.10.110 00000 ----------> 192.168.10.192 /27
192.168.10.111 00000 ----------> 192.168.10.224 /27
子网划分二:
根据子网需要的主机数来确定需要预留多少主机位数,确定主机位数后,从而进一步确定能够借多少位。先大后小,先满足主机数多的,再满足主机数小的。主机数,这里的n指的是主机位数
例:某公司有网段192.168.10.0/24 。要划分给部门1 100台主机,部门2 60台主机,部门3 20台主机,部门4 10台主机,另外还需要4个子网,并且每个子网要求预留2个可用ip
2的n次方-2>=100,所以n=7,所以向主机位借1位,以下标红色网段分给部门1
192.168.10.0 0000000 ----------> 192.168.10.0 /25 192.168.10.1-126 /25(可用主机ip,去掉网络ip和广播ip)
192.168.10.1 0000000 192.168.10.128 /25
2的n次方-2>=60,所以n=6,所以向主机位借1位,以下标红色网段分给部门2
192.168.10.10 000000 ----------> 192.168.10.128 /26 192.168.10.129-190 /26 (可用主机ip,去掉网络ip和广播ip)
192.168.10.11 000000 192.168.10.192 /26
2的n次方-2>=20,所以n=5,所以向主机位借1位,以下标红色网段分给部门3
192.168.10.110 00000 ----------> 192.168.10.192 /27 192.168.10.193-222 /27 (可用主机ip,去掉网络ip和广播ip)
192.168.10.111 00000 192.168.10.224 /27
2的n次方-2>=10,所以n=4,所以向主机位借1位,以下标红色网段分给部门4
192.168.10.1110 0000 ----------> 192.168.10.224 /28 192.168.1.225-238 /28(可用主机ip,去掉网络ip和广播ip)
192.168.10.1111 0000 192.168.10.240 /28
还需要4个子网,所以需要向主机位借2位
192.168.10.111100 00 ----------> 192.168.10.240 /30
192.168.10.111101 00 ----------> 192.168.10.244 /30
192.168.10.111110 00 ----------> 192.168.10.248 /30
192.168.10.111111 00 ----------> 192.168.10.252 /30
子网汇聚
子网汇聚就是主机位向网络位借位,减少网络位,增加主机位。形成超网
192.168.1.1 /24 192.168.2.1 /24 192.168.3.1 /24
可以形成 192.168.0.0 /22 的超网
广播域
广播是一种信息的传播方式,指网络中的某一设备同时向网络中所有的其它设备发送数据,这个数据所能广播到的范围即为广播域。简单点说,广播域就是指网络中所有能接收到同样广播消息的设备的集合。广播域是基于OSI参考模型的数据链路层。同一个交换机上的主机在一个广播域中,路由器可以隔离广播域,VLAN也可以隔离广播域
冲突域
在以太网中,如果某个CSMA/CD网络上的两台计算机在同时通信时会发生冲突,那么这个CSMA/CD网络就是一个冲突域(collision domain)。如果以太网中的各个网段以集线器连接,因为不能避免冲突,所以它们仍然是一个冲突域。冲突域是基于OSI参考模型的物理层。集线器(HUB)、中继器连接的两台设备在一个冲突域中,交换机可以隔离冲突域.
CSMA/CD
CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection)即带冲突检测的载波监听多路访问技术(载波监听多点接入/碰撞检测)。在传统的共享以太网中,所有的节点共享传输介质。如何保证传输介质有序、高效地为许多节点提供传输服务,就是以太网的介质访问控制协议要解决的问题。CSMA/CD工作在半双工数据传输模式下
CSMA/CD媒体访问控制方法的工作原理,可以概括如下:
- 先听后说,边听边说;
- 一旦冲突,立即停说;
- 等待时机,然后再说;
单工数据传输只支持数据在一个方向上传输;
半双工数据传输允许数据在两个方向上传输,但是,在某一时刻,只允许数据在一个方向上传输,它实际上是一种切换方向的单工通信;
全双工数据通信允许数据同时在两个方向上传输,因此,全双工通信是两个单工通信方式的结合,它要求发送设备和接收设备都有独立的接收和发送能力
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