网络基础

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主要是记录一些网络知识的基础概念。

IP 地址

IPv4 是 32 位的长度，而 Ipv6 则是 128 位的长度。

IPv4 地址

通常采用点分四组或和点分十进制表示法。例如：165.195.130.107。里面的每个数字范围是 [0,255]。实际上这种结构是二进制结构的简单写法。

下民看看点分四组同二进制表示法的区别

点分四组 二进制表示
0.0.0.0 00000000 00000000 00000000 00000000
1.2.3.4 00000001 00000010 00000011 00000100
255.255.255.255 11111111 11111111 11111111 11111111

IPv6 地址

通常由四个称之为块或者字段的十六进制数字组成，由冒号分割。但是因为太长了，通常可以简写。规则如下：

  • 一个块中的前导零必须省略。例如：5f05:2000:80ad:5800:58:800:2023:1d71 非省略写法为 5f05:2000:80ad:5800:0058:0800:2023:1d71。
  • 全零的块可以省略，可以使用::代替，但是每个地址只能用一次，而且只能用在影响最大的地方。比如：2001:0db8:0:0:0:0:0:2 简写为 2001:0db8::2。
  • IPv6 内嵌入 IPv4 地址使用混合符号形式，紧接着 IPv4 部分的地址块的值为 ffff，地址的其余部分使用点分四组的方式。例如：::ffff:10.0.0.1 可表示 IPv4 地址 10.0.0.1。
  • a 到 f 的十六进制数字都应该使用小写表示。
十六进制表示 二进制表示
5f05:2000:80ad:5800:0058:0800:2023:1d71 0101111100000101 0010000000000000
1000000010101101 0101100000000000
0000000001011000 0000100000000000
0010000000100011 0001110101110001
::1 0000000000000000 0000000000000000
0000000000000000 0000000000000000
0000000000000000 0000000000000000
0000000000000000 0000000000000001

这里还要注意一个事情，就是因为 IPv6 使用 : 分割，那么在包含地址的 URL 时可能会跟其他的分隔符混淆，所以需要使用括号字符 [] 包围 IPv6 地址。

1
http://[f05:2000:80ad:5800:0058:0800:2023:1d71]:443/

分类寻址

每个单播 IP 地址都有一个网络部分，用于表示接口使用的 IP 地址在那个网络中可被发现；以及一个主机地址，用于识别出网络部分给出的网络中的特定主机。IPv4 地址空间最初分为五类，此处说的标志位其实指的是二进制的前导数字：

类 网络标志位 地址范围 适用范围
A 0 0.0.0.0 ～ 127.255.255.255 大量主机的大型网络
B 10 128.0.0.0 ～ 191.255.255.255 中等规模主机的网络
C 110 192.0.0.0 ~ 223.255.255.255 小型局域网
D 1110 224.0.0.0 ~ 239.255.255.255 组播地址
E 11110 240.0.0.0 ~ 255.255.255.255 保留

A，B，C 类用于为单播地址中的接口分配地址。D 类为组播地址。0.0.0.0 是特殊地址，表示本网主机。

子网掩码

子网掩码是由一台主机或路由器使用的分配位，以确定如何从一台设备中获取对应 IP 地址中获取网络和子网信息。前面说到，IP 地址实际上是二进制数字的十进制表示。当前子网掩码是由一些 1 后跟一些 0 构成。

点分十进制表示 容易记的格式 二进制表示
128.0.0.1 /1 10000000 00000000 00000000 00000000
255.0.0.0 /8 11111111 00000000 00000000 00000000
255.192.0.0 /10 11111111 11000000 00000000 00000000
255.255.255.0 /24 11111111 11111111 11111111 00000000
255.255.255.255 /32 11111111 11111111 11111111 11111111

通过子网掩码可以确定一个 IP 地址的网络和子王部分的结束和主机部分开始。

比如说我的本地 IP 是 192.168.1.12/24。 通过下面的这样就可以分析：

1
2
3
地址： 11000000 10101000 00000001 00001100 192.168.1.12
掩码： 11111111 11111111 11111111 00000000 255.255.255.255
结果： 11000000 10101000 00000001 00000000 192.168.1.0

这里的结果是地址和子网掩码进行与运算。

广播地址

子网广播地址通过将 IPv4 地址的网络/子网部分设置为适当值。以及主机部分的所有制设置为1而形成。

比如说我的本地 IP 是 192.168.1.12/24。 通过下面的这样就可以分析：

1
2
3
   地址： 11000000 10101000 00000001 00001100 192.168.1.12
掩码取反： 00000000 00000000 00000000 11111111 0.0.0.255
或的结果： 11000000 10101000 00000001 11111111 192.168.1.255

子网广播地址由子网掩码首先取反，然后与 IPv4 地址进行或运算构建而成。

除了子网广播，特殊用途地址 255.255.255.255 被保留为本地网络广播。它不会被路由器转发。

IPv6 没有任何广播地址，广播地址可用于 IPv4 中，而 IPv6 仅使用组播地址。

特殊用途的 IP 地址

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