一文搞定IP地址

简介: 本文详细的介绍了IP地址的所有细节,学习完本章小白将打下坚实的基础

IP编址系列文章(上)


目录

一,什么是IP地址?

二,IP地址的表示方式

问题:计算机能识别二进制?十进制?十六进制?

三,二进制如何转换为十进制呢?

3.1,快速进行IP地址换算

四,IP地址构成

4.1,网络部分

举例:

4.2,主机部分

4.3,子网掩码

五,IP地址寻址

六,IP地址分类

七,特殊保留的IP地址

举例:10.1.1.1/24

举例:10.1.1.0/23

举例:10.1.1.0/31

7,1.IP地址公式

八,公网IP地址

九,私网IP地址

9.1,私网IP地址段:

十,特殊IP地址

10,1.环回地址

10.2,本地链路地址

十一,IPv4 vs IPv6

总结


前言

随着华为公司的不断发展,数据通信这门技术也越来越重要,很多人都开启了数据通信学习,本文就介绍了IP地址,是我们通过数通王国的第九站(我们在文章中使用的是华为的ENSP软件)。


一,什么是IP地址?

IP地址在仅仅是网络层中用于标识一个节点(或者网络设备的接口)。网络标识唯一节点,便于数据包转发。

IP地址用于IP报文在网络层中的寻址。

IP地址就像现实中的地址,可以标识网络中的一个节点,数据就是通过它来找到目的地。类似我们人的身份证号码一样。

二,IP地址的表示方式

我们ipv4的地址的表示的方式

image.gif编辑

IPv4格式:点分十进制, 如 192.168.1.1 这个格式一共有32bit等于4个字节

bit:占据一个位置,单位。

字节Byte,1Byte=8bit

二进制:0或者1

IP地址最小是全0:0.0.0.0

IP地址最大是全1:11111111.11111111. 11111111.1111111 化成十进制255.255.255.255

IPv4地址范围:0.0.0.0~255.255.255.255

问题:计算机能识别二进制?十进制?十六进制?

答:计算机识别二进制的,但人类读写很不方便。需要把二进制转换成十进制。

三,二进制如何转换为十进制呢?

1

1

1

1

1

1

1

1

128

64

32

16

8

4

2

2^(n-1)=1

公式:2^(n-1) 其中n代表是(从右边到左边的第几位)

从右边到左边的第1位:2^(1-1)=1

从右边到左边的第2位:2^(2-1)=2

从右边到左边的第3位:2^(3-1)=4

从右边到左边的第4位:2^(4-1)=8

从右边到左边的第5位:2^(5-1)=16

从右边到左边的第6位:2^(6-1)=32

从右边到左边的第7位:2^(7-1)=64

从右边到左边的第8位:2^(8-1)=128

IP地址最大的是255.255.255.255

192.168.1.1/24 变成二进制表示方式:

1100 0000.1010 1000.0000 0001.0000 0001/24

3.1,快速进行IP地址换算

二进制

1

1

1

1

1

1

1

1

十进制

128

64

32

16

8

4

2

1

现有一个IP地址如下,请快速换成十进制表示方式:

1110 1001.1010 1101.1001.0001.1110.1001/24

第一字节计算过程如下:

1110 1001.

128+64+32+0+8+0+0+1=233

其他字节类似计算方法:

第二字节1010 1101计算过程:

假设前面四个bit全部是1,则等于128+64+32+16=(128+32)+(64+16)=160+80=240

现在情况是1010 少了64和16,240-80=160

假设后面四个bit全部是1,则等于8+4+2+1=(8+2)+(4+1)=10+5       =15

现在情况是1101 少了2,15-2=13

所以160+13=173

第三字节1001.0001

128+16+1=145

第四字节1110.1001

240-16=224 224+9=233

结果是:233.173.145.233/24     /24 255.255.255.0

四,IP地址构成

image.gif编辑

4.1,网络部分

网络部分:用来标识一个网络。网络中会存在许许多多节点(主机)网络号代表是一个范围,所以不能把网络范围配置在具体的一个接口上。

举例:

10.1.12.1/24 这是一个具体的IP地址,代表的是一个单一的节点。类似于一个教室中具体的一个同学。

10.1.12.1/24是一个具体节点,那么它属于哪个网络?10.1.12.0/24

而10.1.12.0/24 是一个网络段,就是一个网络范围,我们在ensp里面演示一下如果配置网络段的情况。

image.gif编辑

设备配置:
[AR1-GigabitEthernet0/0/0]ip address 10.1.12.0 24
Error: The specified IP address is invalid.
配置网络段的话路由器就会报错

4.2,主机部分

主机部分:用来区分一个网络内的不同主机。

网络号、主机位这些概念本质含义是什么?

网络号是教室,主机位是该教室中可能存在的同学。

4.3,子网掩码

问题:10.1.12.1 怎么知道网络号和主机位是多少呢?掩码!

掩码作用:用来明确告诉你网络号和主机位在哪里分开!

自然掩码:

/8    A类地址 255.0.0.0

/16   B类地址 255.255.0.0

/24   C类地址 255.255.255.0

掩码特点:从左到右,是连续的0或者1,

解释:

主机地址:192.168.1.1/32,在环回口上配置的时候的一个IP,配其他地方是配不上的,配上了互联的时候也会有问题,只能作为最边缘的一个节点。

五,IP地址寻址

image.gif编辑

IP地址寻址的时候先去判断是否是相同的网络

先进行对比双方网络号:

    1. 网络号相同,说明我们在同一个范围,比如同一个小区或者同一个班级;
    2. 网络号不同,说明我们不在同一个范围,比如不同的小区或者不同的班级;

    六,IP地址分类

    image.gif编辑

    A类,B类,C类,是我们正在使用的单播地址,一对一

    D类是组播地址,一对特定

    E类用于研究的

    解释:

    A类地址的第一个比特固定为0,

    B类地址的前两个比特固定为10.

    C类地址的前三个比特固定为110

    IP地址范围:

    A类:8 bit, 0.0.0.0~127.255.255.255/8

    B类:16 bit,128.0.0.0~191.255.255.255/16

    C类:24 bit,192.0.0.0~191.223.255.255/24

    七,特殊保留的IP地址

    我们通常把一个网络号所定义的网络范围称为一个网段。

    网络号:范围,不能直接配置在某个接口;主机位全为0,得出网络地址

    广播地址:用于向该网络中的所有主机发送数据的特殊地址。主机位全为1,得出广播地址

    举例:10.1.1.1/24

    10.1.1.1/24 具体可用IP地址

    网络号:10.1.1.0/24

    广播地址:10.1.1.255/24

    在设备上配置网络号和广播地址

    [AR1-GigabitEthernet0/0/0]ip address 10.1.1.0 24

    Error: The specified IP address is invalid.报错就证明不是一个可用的地址

    [AR1-GigabitEthernet0/0/0]ip address 10.1.1.255 24

    Error: The specified IP address is invalid.报错就证明不是一个可用的地址

    image.gif编辑

    举例:10.1.1.0/23

    子网掩码:10.1.0000 0001.0000 0000/23

    红色的就是网络号,黑色的就是主机位,

    主机位全为0,得出网络号:

    网络号:10.1.0000 0000.0000 0000/23  10.1.0.0/23

    [AR1-GigabitEthernet0/0/0]ip address 10.1.0.0 23

    Error: The specified IP address is invalid.报错就证明不是一个可用的地址

    image.gif编辑

    主机位全为1,得出广播地址

    网络号:10.1.0000 0001.1111 1111/23  10.1.1.255/23

    [AR1-GigabitEthernet0/0/0]ip address 10.1.1.255 23

    Error: The specified IP address is invalid.报错就证明不是一个可用的地址

    image.gif编辑

     举例:10.1.1.0/31

    10.1.0000 0001.0000 0000/31

    网络号:10.1.0000 0001.0000 0000/31  10.1.1.0/31

    广播地址:10.1.0000 0001.0000 0001/23  10.1.1.1/31

    无可用IP地址~

    7,1.IP地址公式

    2^n-2 其中n为主机位位数。

    10.1.1.0/30

    10.1.1.0000 0000/30

    网络号:    10.1.1.0/30

    广播地址:  10.1.1.3/30

    可用地址范围:10.1.1.1/30  10.1.1.2/30

    主机位存在2个bit,那么存在几种可能

    00  网络号

    01  可用IP地址

    10  可用IP地址

    11  广播地址

    2^n-2

    192.168.1.0/24 可用IP地址有?

    2^8-2=256-2=254

    八,公网IP地址

    IP地址是由IANA统一分配的,以保证任何一个IP地址在Internet上的唯一性。这里的IP地址是指公网IP地址。

    可以直接在互联网上直接传递,不需要NAT转化,但是是有限的并不是每个人都可以使用的,终端太多,都需要去标识,才能去上网传递数据,

    九,私网IP地址

    实际上一些网络不需要连接到Internet,比如一个大学的封闭实验室内的网络,只要同一网络中的网络设备的IP地址不冲突即可。在IP地址空间里,A、B、C三类地址中各预留了一些地址专门用于上述情况,称为私网IP地址。

    9.1,私网IP地址段:

    A类:10.0.0.0~10.255.255.255

    B类:172.16.0.0~172.31.255.255 #并不是172开头都是私网IP地址,要看范围!

    C类:192.168.0.0~192.168.255.255

    十,特殊IP地址

    IP地址空间中,有一些特殊的IP地址,这些IP地址有特殊的含义和作用,举例如下。

    image.gif编辑

    10,1.环回地址

    我们测试电脑网卡有没有问题的时候,我们可以在windows系统上ping自带的环回口上看一下

    命令:ping 127.0.0.1

    image.gif编辑

    我们在路由器上配置环回口

    配置命令:

    [AR1]interface LoopBack 1

    [AR1-LoopBack1]ip address 1.1.1.1 32

    [AR1]display ip interface brief

    执行图

    image.gif编辑

    看图解释:

    1.1.1.1/32,physical(物理)和protocol(协议)都是up的,非常稳定,一般用于各种各样的协议建邻居的时候使用。

    10.2,本地链路地址

    当我们电脑通过DHCP获取不到ip地址的时候,则会获取到169.254.0.0/24,断网也是显示这个

    十一,IPv4 vs IPv6

    由全球IP地址分配机构,IANA (Internet Assigned Numbers Authority)管理的IPv4地址,于2011年完全用尽。随着最后一个IPv4公网地址分配完毕,加上接入公网的用户及设备越来越多,IPv4地址枯竭的问题日益严重,这是当前IPv6替代IPv4的最大源动力。

    对比

    IPv4

    地址长度:32 bit

    地址分类:单播地址、广播地址、组播地址

    特点:地址枯竭,包头设计不合理对ARP的依赖,导致广播泛滥……

    IPv6

    地址长度:128 bit

    地址分类:单播地址、广播地址、任播地址

    特点:无限地址,简化的报文头部,IPv6地址自动部署……


    总结

    恭喜你,你通过本章的学习了IP地址,华为数通还有很多宝藏等着你去探险,加油!只为成为更好的自己。

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