IP分类

速记

A类0，网络数-2，没有0000 0000和0111 1111
B类10，网络数-1，没有1000 0000 0000 0000
C类110，网络数-1，没有1100 0000 0000 0000 0000 0000
主机号都是-2，全0或全1情况

A类

8位网络号+24位主机号，其中网络号最高位为0
默认子网掩码255.0.0.0

最大网络数2^7-2个，1~126，没有0.和127.
0.0.0.0表示任意ip地址，127.0.0.0为环回地址，供用户测试回环用

最大主机数2^24-2个，全0表示本主机，全1表示所有主机

B类

16位网络号+16位主机号，其中网络号最高位为10
默认子网掩码255.255.0.0

最大网络数2^14-1，128.1~191.255，没有128.0
128.0不可用(除10外14位都为0)，所以-1

最大主机数2^16-2，全0表示本主机，全1表示所有主机

C类

24位网络号+8位主机号，其中网络号最高位为110
默认子网掩码255.255.255.0

最大网络数2^21-1，192.0.1~223.255.255，没有192.0.0
192.0.0不可用(除110外21位都为0)，所以-1

最大主机数2^8-2，全0表示本主机，全1表示所有主机

D类，E类

D类为多播地址，一般用于多路广播用户
最高位1110
224.0.0.0~239.255.255.255

E类为保留地址，没用
最高位1111
240.0.0.0~255.255.255.255

特殊ip地址

0.0.0.0：当前主机，可作为源地址使用，不可作为目的地址使用
255.255.255.255：当前网络的广播地址
网络号X+全1：对当前网络号X的网络上的所有主机进行广播
127.0.0.0~127.255.255.255：环回地址，用于环回测试
Localhost：127.0.0.1的别名，也可以通过hosts修改为任意地址

环回地址

主机向自身发送通信的一个特殊的虚拟地址，不走数据链路层，走自己的网络层和传输层
默认为127.0.0.1，命名为localhost，因为是自检，所以一个回环地址的ip报文不能出现在任何网络上

CIDR无分类地址

不去具体划分ABC类地址，而是使用/24表示前24位为网络号，8位主机号
比如192.168.128.0/24

为什么要区分网络号和主机号

两个ip地址相同的网络号表示两个主机在相同网络上，可以直接把数据包发送给目标主机
如果网络号不同则可以通过路由器寻址找到对应的网络号，通过路由控制实现转发

子网划分

除了将ip地址划分为网络号和主机号，还可以进一步将主机号分为子网号和主机号
其实就是除了常规的子网掩码地址之外，在0部分的高位添加1，用来表示子网号

比如一个C类ip地址192.168.1.0，使用子网掩码255.255.255.192进行划分
显而易见C类的默认子网掩码为255.255.255.0，而该值的最后8位是1100 0000即192
说明主机号的前两位11为子网号，后6位为主机号。该子网号共有00、01、10、11四种状态

路由控制

在主机和路由器中都维护一张路由控制表，其中记录了网络地址与下一步应该发送到的路由器地址
在发送ip包时，先确定目标ip地址，再从路由控制表中寻找与该地址具有相同网络地址的记录，并将ip包转发给相应的下一个路由器
如果没找到就把包转发给默认路由

最长匹配原则：
如果路由控制表中存在多条具有相同网络地址的记录，就选择相同位数最多的地址
目标地址是1.2.3.4，匹配1.2.3.0总比1.2.0.0好吧

DNS域名解析

将www.baidu.com域名转换为具体的ip地址，实现流程：
0 浏览器先看自己的缓存中有没有，如果没有就问操作系统的缓存，如果还没有就检查本机域名解析文件hosts，如果还没有就去向DNS服务器查询
1 客户端发出DNS请求，发送给本地域名服务器
2 本地域名服务器如果能找到就返回该ip地址，如果没有就去询问根域名服务器(查询的作用，不能向下继续询问，而是指路)
3 根域名服务器根据.com，返回对应的顶级域名服务器给本地域名服务器
4 本地域名服务器询问顶级域名服务器，顶级域名服务器根据baidu.com返回对应的权威域名服务器给本地域名服务器
5 本地域名服务器询问权威域名服务器，权威域名服务器一定可以得到对应的ip地址返回给本地域名服务器
6 本地域名服务器将ip地址返回给客户端，客户端和目标建立连接

其实就类似遍历一遍域名，根域名提供.com的顶级域名地址，顶级域名提供baidu.com的权威域名地址
只不过根域名和顶级域名只是路标，不能代劳，都需要本地域名服务器自己去问下一个服务器ip地址

ARP地址解析协议

用于实现从ip地址到mac地址的映射，询问目的ip对应的mac地址
主机中的路由表可以找到下一跳的ip地址，所以使用arp协议获取下一跳的mac地址

Arp采用以太网的广播功能，将请求包以广播的形式发送，当交换机或路由器收到该包时，会将次数据发送给同一局域网的其他主机

arp实现流程

1 需要先在主机的arp高速缓存中查看有无对应的ip地址，如果没有则发送arp请求广播给本地局域网的其他主机
2 其他主机收到arp请求，如果无关则忽略，如果有关则把自己的mac地址作为arp响应包返回给主机
3 主机收到arp响应后，会在其arp高速缓存中记录返回的主机ip地址到mac地址的映射

注意：
Arp请求是广播的，arp响应是单播的
Arp请求报文的以太网帧的目的地址为ff:ff:ff:ff:ff:ff
Arp协议的“作用域”是在同一局域网内，而不同局域网之间无法实现，需要通过上一层协议实现(ip?)

RARP逆地址解析协议

根据已知mac地址求ip地址，使用场景：打印机等小型嵌入式设备接入网络时用得到
1 需要先搭建一台rarp服务器，注册设备的mac地址及其ip地址
2 当该小型设备接入网络后，会发出一条rarp请求询问自己的ip地址是多少
3 然后rarp服务器会返回rarp应答包记录了ip地址，小型设备就可设置自己的ip地址

NAT网络地址转换

将私有ip地址转换为公有ip地址，由于大部分网络应用都是使用传输层的TCP/UDP进行数据传输的，所以可以将ip地址和端口号一起进行转换
比如私有网络中有两个客户端192.168.1.10和192.168.1.11同时要和公网ip某某进行通信，这两个客户端的本地端口都是1025
那么NAT会将两个私有ip地址都转为同一个公有ip地址120.229.175.121，但使用不同的端口号进行区分，比如一个1025，一个1026
(也证明上面说的本地端口号没那么重要，都是分配的端口号)，然后生成一张NAPT路由器转换表，进行映射

NAT缺点：
1 外部服务器无法主动与NAT内部服务器建立连接，因为NAPT转换表没有转换记录，只能通过NAT向外发起连接
2 转换表的生成与维护与转换都会产生性能开销
3 通信时，如果NAT路由器重启了，那么所有的TCP连接都会被重置

改进方法：
1 ipv6，ip地址多不跟你多bb
2 NAT穿透技术