网关地址(计算机网络基础:IP地址,子网掩码,网段表示法,默认网关详解)

以Windows系统中IP地址设置界面(下图), IP地址, 子网掩码, 默认网关 和 DNS服务器, 这些都是什么意思呢?

网关地址(计算机网络基础:IP地址,子网掩码,网段表示法,默认网关详解)

计算机网络:IP地址,子网掩码,网段表示法,默认网关详解

学习IP地址的相关知识时还会遇到网络地址,广播地址,子网等概念,这些又是什么意思呢 ?

概述

计算机要实现网络通信,就必须要有一个用于快速定位的网络地址。IP地址就是计算机在网络中的唯一身份ID,与现实世界中快递的配送需要有具体的住宅地址是一个道理。

ip地址以圆点分隔号的四个十进制数字表示,每个数字从0到255,如某一台主机的ip地址为:128.20.4.1

IP地址的组成

IP地址 = 网络地址 + 主机地址(又称:主机号和网络号组成)

想想,为什么会有行政区划的划定(国家、省市区、街道等),为了更加高效的进行管理、定位;

相同的,我们通常将网络也可以分为很多的子网络,每个子网络有自己的网络地址,每个子网络由很多的计算机组成(当然也可以包含另外一个子网络)。

我们要找到指定的IP地址,只要先找到指定的网络地址,然后再该网络内找到对应的主机地址即可。

IP地址是一个 4 * 8bit(1字节)由 0/1 组成的数字串(IP4协议)

以文章开通 win7 截图中 的 IP地址 192.168.1.168, 子网掩码 255.255.255.0(下文有详解) 为例, 这个地址中包含了很多含义:

192.168.100.168(IP地址) = 192.168.1.0 (网络地址) + 0.0.0.168(主机地址)

网络地址、主机地址是怎么计算出来的呢?我们需要先简单学习下子网掩码

参照:《百度百科-子网掩码》

IP中的网络地址和主机地址各是多少位表示呢?如果不指定,就不知道哪些位是网络号、哪些是主机号,这就需要通过子网掩码来实现。

概述

子网掩码又叫网络掩码、地址掩码、子网络遮罩,是一个 4 * 8bit(1字节)由 0/1 组成的数字串。

它的作用是屏蔽(遮住)IP地址的一部分以划分成网络地址和主机地址两部分,并说明该IP地址是在局域网上,还是在远程网上。

通过子网掩码,可以把网络划分成子网,即VLSM(可变长子网掩码),也可以把小的网络归并成大的网络即超网。

子网掩码不能单独存在,它必须结合IP地址一起使用。

长度 为 4 * 8bit(1字节),由 连续的1 以及 连续的0 两部分组成,

例如:

11111111.11111111.11111111.00000000,对应十进制:255.255.255.0

假设,局域网中 计算机A 的IP地址为 192.168.1.1,子网掩码为 255.255.255.0, 如下图所示:

网关地址(计算机网络基础:IP地址,子网掩码,网段表示法,默认网关详解)

计算机网络:IP地址,子网掩码,网段表示法,默认网关详解

网络地址: IP 地址中被 连续的1 遮住的部分,即

11000000.10101000.00000001.00000000, 对应的网络地址:192.168.1.0

主机地址: IP 地址中被 连续的0 遮住的部分,即

00000000.00000000.00000000.00000001, 对应的网络地址:0.0.0.1

排除 该网络 两个特殊地址:

广播地址:192.168.1.255 (主机号全为11111111)(广播机制及类型见:

http://baike.baidu.com/view/473043.htm)

网络地址:192.168.1.0 (主机号全为00000000)

该子网最大的主机数:2的8次方 256 – 2

其他信息:

A类地址来说,默认的子网掩码是255.0.0.0;对于B类地址来说默认的子网掩码是255.255.0.0;对于C类地址来说默认的子网掩码是255.255.255.0。

参考:《IP地址,子网掩码,默认网关,DNS服务器详解》

计算方法

计算过程是这样的:

1. 将IP地址和子网掩码都换算成二进制;

2. 将两者进行 “与运算”,得到网络地址。

计算过程:上下对齐, 1位1位的算, 1与1=1 , 其余组合都为0

1 0 1 0

与运算 1 0 1 1

——————-

结果 1 0 1 0

假设 IP地址为 192.168.1.168,子网掩码为 255.255.255.0, 则网络地址换算步骤如下:

1)将IP地址和子网掩码分别换算成二进制

192.168.1.168 换算成二进制为

11000000.10101000.00000001.10101000

255.255.255.0 换算成二进制为

11111111.11111111.11111111.00000000

2)将二者进行与运算

11000000.10101000.00000001.10101000

与运算 11111111·11111111·11111111·00000000

—————————————————————————-

结果

11000000.10101000.00000001.00000000

3) 将运算结果换算成十进制: 192.168.1.0

立即实践

以用网线直接将两台计算机连起来为例:

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下面是几种IP地址设置, 看看在不同设置下网络是通还是不通.

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说明:第1种情况能通是因为这两台计算机处在同一网络192.168.0.0, 所以能通,而2,3种情况下两台计算机处在不同的网络,所以不通.

网络地址的计算过程同上,不再赘述。

结论:

用网线直接连接 或 通过 HUB(集线器)、普通交换机链接的计算机必须处于同一网络(网络地址) 并且主机地址必须不一样 才能通信。

注意:同一网络不是指物理连接,而是指网络地址.

举个例子,两台计算机链接到相同路由器(简单理解为同一个链路),如果他们设置的网络地址不一致,则他们也是不能通信的。

扩展:IP网段表示法

举例说明:192.168.0.0/24

192.168.0.0: 网络地址

24: 表示子网掩码二进制表示法中,连续的 1 的 个数,这里为:11111111·11111111·11111111·00000000,即 255.255.255.0

四. 默认网关(地址)

参考:《百度百科-网关》

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。

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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。

另外一种自动获得网关的办法是通过安装代理服务器软件(如MS Proxy)的客户端程序来自动获得,其原理和方法和DHCP有相似之处。

扩展说明

问:在网上看到一些人提问:连接到相同(二层)交换机或集线器上的计算机,如果设置不同的网络地址,为什么不能通信。

答:

在 TCP/IP 协议中,网络层(通过IP地址识别通信方)封包完成交给下一层数据链路层(通过MAC地址识别通信方)时,需要通过 ARP 广播 获取目标 IP 对应的 MAC 地址。

但因为 ARP 报文只能在相同网络地址内广播,如果目标计算机与源计算机处于不同网络,则无法进行响应,因此源计算机无法完成链路层数据的封装。

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