【计算机网络】网段划分

一、为什么有网段划分

IP地址 = 网络号(目标网络) + 主机号(目标主机)

网络号: 保证相互连接的两个网段具有不同的标识

主机号: 同一网段内，主机之间具有相同的网络号，但是必须有不同的主机号

互联网中的每一台主机，都要隶属于某一个子网 -> 为了方便定位这个主机（提高查找效率高）

二、如何进行网段划分

1.分类划分法

把所有的IP地址分成五类（A/B/C/D/E） ->  这种分类方法会存在大量的浪费

申请一个B类地址可以有6万5千多个主机，然而实际上不会有一个子网内有这么多主机

所以一个B类地址里有大量的IP地址都被浪费掉了 -> 提出了CIDR解决方案

2.CIDR子网划分

借用主机号的一部分作为网络号，这样就可以减少浪费 -> 利用子网掩码来区分网络号和主机号

32位的子网掩码可以表明分类IP地址的主机号部分被借用了几个比特位作为子网号

子网掩码使用连续的比特1来对应网络号和子网号；使用连续的比特0来对应主机号

将IP地址和子网掩码进行 "按位与" 操作, 得到的结果就是网络号

三、特殊的IP地址

将IP地址中的主机地址全部设为0：网络号 -> 代表这个局域网

将IP地址中的主机地址全部设为1：广播地址, 用于给同一个链路中相互连接的所有主机发送数据

127.* 的IP地址用于本机环回(loop back)测试,通常是127.0.0.1

四、IP地址的数量限制

IP地址(IPv4)是一个4字节32位的正整数，所以IP地址一共只有2^32个，实际中远远不够

CIDR只是在一定程度上缓解了IP地址不够用的问题，又出现了三种技术解决IP地址不足的问题

①动态分配IP地址  ②NAT技术（重点介绍） ③IPv6

五、私网IP/公网IP

划分公网IP和私网IP也是为了解决IP地址不够用的问题

公网IP：用于广域网；公网IP全网唯一！

私网IP：用于局域网；同一局域网的私网IP不同，不同局域网的私网IP可以相同！

1.私网IP范围

RFC1918规定了私网IP的范围，所以私网IP不能随便用

① 10.0.0.0/8 ～ 10.255.255.255/8 -> 1个A类地址

② 172.16.0.0/16 ～ 172.31.0.0/16 -> 16个B类地址

③ 192.168.0.0./24 ～ 192.168.255.0/24 -> 256个C类地址

包含在这个范围内的都为私有IP，其余的则称为公网IP(全局IP)

2.NAT技术

（1）NAT

NAT(Network Address Translator) 是公网IP和私网IP转换的技术

在NAT路由器的内部，有一张自动生成的用来地址转换的表（用来维护地址映射关系）

（2）NAPT

NAPT是转换IP地址+端口号的技术，使用NAPT就可以实现用一个公网IP与多个主机的通信

六、路由

1.路由的过程

路由：在复杂的网络结构中, 找出一条通往终点的路线

路由的过程：就是这样一跳一跳(Hop by Hop) "问路" 的过程

一跳：具体在以太网中指从源MAC地址到目的MAC地址之间的传输

那么如何判定当前这个数据包该发送到哪里呢? 路由表会告诉数据应该去哪里！

2.路由器的功能

路由器功能：数据包转发(路由)、DHCP(组建局域网)、NAT

同时也要做：目标网络/子网掩码/子网中的主机 -> 都会被路由器管理