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网工必看!如何形象生动的解释IP地址、子网掩码和网关?

其实啊,这些关键词都是很入门的网络基础概念,对于已经是老司机的网工来说,看的就是个创意,对于入门小白来说,看的是科普,对于行外人来说,看的就是热闹了。

作者:老杨来源:网络工程师俱乐部|2021-07-02 09:05

其实啊,这些关键词都是很入门的网络基础概念,对于已经是老司机的网工来说,看的就是个创意,对于入门小白来说,看的是科普,对于行外人来说,看的就是热闹了。

所以为了照顾这三类群体,我会把内容写得都更加清楚一些,分为官方释义和老杨分析两个部分。

1. IP地址是个啥?

官方解释:

IP地址(Internet Protocol Address),全称为网际协议地址,是一种在Internet上的给主机编址的方式。它是IP协议提供的一种统一的地址格式,常见的IP地址分为IPv4与IPv6两大类,它为互联网上的每一个网络和每一台主机分配一个逻辑地址,以此来屏蔽物理地址的差异。

现在是互联网大行的时代,所以,我们每个人在生活中其实都在接触IP地址。

只要你使用具有上网功能的电子设备,就都有IP地址。这样理解吧,每个人都有身份证,所以每个上网设备也都有IP地址。

每个人之间相互联系需要互相知道对方名字/联系方式,那么每个上网设备之间需相互联系,则通过IP地址来搞定。

小剧场

“喂,你是那个192.168.0.1吗?”

“是啊是啊!”

“你让我过去,我是那个192.168.1.0,我俩主人很熟的!”

“好啊,来吧!”

现在,像百度、阿里、腾讯这样的互联网的巨头通过IP地址,把设备和设备,人和人连接起来,实现万物互联。

说到这里,就不得不提到一点:IP地址目前分为IPv4和IPv6地址。

特地说明一下,IPv是“Internet Protocol Version”(互联网协议版本)的缩写,4和6这样的数字代表“版本几”。

我们之前用的一直都是IPv4地址,但是数字的编码是有穷尽的,所以大佬们开始研究起IPv5地址。

但是IPv5版本的地址在实验过程中夭折,所以才出现了现在很多APP首页下方都有显示的IPv6地址。

为什么IPv4会用完?这里拓展来说明一下:

IPv4创建的地址基于32位,所以只能创建4,294,967,296(4.2亿)个IP地址。随着互联网的不断发展,扩展和入口点整合(例如物联网设备),需要的独立IP地址将远超过IPv4能提供的4.2亿个。

而IPv6地址长度为128位,能够提供比上一代更多的IP地址,可以提供的IP地址数量会达到340,282,366,920,938,463,463,374,607,431,768,211,456个。(手动滑稽)

2. 子网掩码又是个啥?

官方解释:

子网掩码(网络掩码/地址掩码)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网络地址与主机地址的位掩码。通常情况下,子网掩码和地址本身的表示方法是一样的。子网掩码不能单独存在,它必须结合IP地址一起使用。

子网掩码和IP地址一样,也是一个32位的二进制数。那长得差不多,为啥它和IP地址为什么非要在一起用呢?

老杨给你这样解释,他就像是IP地址的“照妖镜”。

你看啊,IP地址那么多那么乱,我们怎么分的清哪个能用哪个不能用?哪个是a,哪个是b?

这时候,把子网掩码这个镜子拿出来一照,哟呵,这下就能知道IP地址的“真面目”了。

那如果单独用照妖镜,没有妖怪,它怎么能释放它的大招,秒杀敌方呢?

再举个例子:

你收到了一封全是外文的来信,信封上写着全是外文的收件人和地址。

因为全是外文,你由于语言限制分不清哪个是哪个,这个时候子网掩码就跑出来,给你翻译一下,告诉你左边是地址,右边是收件人。

子网掩码不仅能辨别IP地址是什么种类,也可以辨别它们是有效的还是无效的,是局域网上的还是远程网上的,这样才能更好的实现网络的正常连接。

小剧场

“诶,老哥,让我过去,我和其他IP地址是一起的,别拦我。”

“不行,我子网掩码得查查你,过来!”

“……轻点轻点,别拽我。”

“你不对劲啊,你和他们长得很像,但是是非法入境啊,我得打个110,你别走!”

3. 最后,网关到底是啥?

官方解释

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。

这个长得和路由器差不多的东西就是网关(Gateway),目前很多路由器都有网关的功能。网关是对两个网络段中,使用的不同传输协议的数据进行互相翻译转换的设备。

从一个网络向另一个网络发送信息,也必须经过一道“关口”,这道关口就是网关,即网络的“入口”或者“出口”。

网关就好像是主机内部的“门”。一个房间可以有多扇门,一台主机可以有多个网关。

举个例子:

网络A的IP地址范围为“192.168.1.1~192. 168.1.254”,子网掩码255.255.255.0;如果需要与其它网段通信,那么它的网关可以设置为192.168.1.1。

网络B的IP地址范为“192.168.2.1~192.168.2.254”,子网掩码255.255.255.0。如果需要与其它网段通信,那么它的网关可以设置为192.168.2.1。

在没有路由器的情况下,不同的两个网络之间是不能进行TCP/IP通信的,即使是两个网络连接在同一台交换机(或集线器)上,TCP/IP协议也会根据子网掩码(255.255.255.0)判定两个网络中的主机处在不同的网络里。

而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,网络B向网络A转发数据包,这样才能产生通信。

所以说,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。

小剧场

“诶,小2,你住哪儿啊?”

“我也不知道咋形容,我刚搬来,我用定位(子网掩码)看看啊……诶,小1,我俩就住一个小区诶!”

“这么巧!那网友都当了这么久了,是不是该见个面了?”

“好吧……我在我家门口放朵小红花(网关设置),你也在你家门口放朵小红花(网关设置),这样下次我要是看到小红花,我就知道是你了,我就敲门来见你!”

“女孩子怎么都这么麻烦,直接小区门口见不行吗?”“直男!滚!”

4. 如果想入门网络,还可以看些啥?

了解像诸如VLAN、三层交换机、网关、DNS、子网掩码、MAC地址、DHCP服务和PPPoE拨号……这样的基础概念,是网络基础入门的第一步。

搞得清楚它们,你才能看懂之后更深的网络方向的资料和文章。所以,如果看完老杨的解读,对网络甚至是网工产生了兴趣,推荐几本好书:

网络技术行业是一个需要终身学习的行业,网络工程师需要不断充电。

犹记得在2011年学习CCNP时,抱着《TCP/IP路由技术》看了至少三遍,这本被称为网络技术圣经的书籍让我在当时得到了飞快的提升。

后来陆续阅读了BGP系列、组播系列、MPLS系列,都是非常经典的网络技术书籍。近些年,也在阅读Segment Routing卷一和卷二,这两本也是目前业内唯一全面介绍Segment Routing技术的书籍。

所以,建议所有想要入门网络技术行业,或者已经在行业内想要进行技术提升的你,都可以认真看一下这份书单。

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【责任编辑:赵宁宁 TEL:(010)68476606】

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