计算机网络基础简介

1.IP地址简介

IP简介：IP是英文Internet Protocol的缩写，意思是“网络互连的协议”，也就是为计算机网络相互连接进行通信而设计的协议。在因特网中，它是能使连接到网上的所有计算机网络实现相互通信的一套规则，规定了计算机在因特网上进行通信时应当遵守的规则。任何厂家生产的计算机系统，只要遵守IP协议就可以与因特网互连互通。正是因为有了IP协议，因特网才得以迅速发展成为世界上最大的、开放的计算机通信网络。因此，IP协议也可以叫做“因特网协议”。

IP地址就像是我们的家庭住址一样，如果你要写信给一个人，你就要知道他（她）的地址，这样邮递员才能把信送到。计算机发送信息就好比是邮递员，它必须知道唯一的“家庭地址”才能不至于把信送错人家。只不过我们的地址是使用文字来表示，计算机的地址用二进制数字表示。由于有这种唯一的地址，才保证了用户在联网的计算机上操作时，能够高效而且方便地从千千万万台计算机中选出自己所需的对象来。

按照TCP/IP协议规定，IP地址用二进制来表示，每个IP地址长32bit，比特换算成字节，就是4个字节。例如一个采用二进制形式的IP地址是“00001010 00000000 00000000 00000001”，这么长的地址，人们处理起来十分费劲。为了方便使用，IP地址经常被写成十进制的形式，中间使用符号“.”分开不同的字节。于是，上面的IP地址可以表示为“10.0.0.1”。IP地址的这种表示法叫做“点分十进制表示法”，这显然比1和0容易记忆得多。

我们可以把“个人电脑”比作“一台电话”，那么“IP地址”就相当于“电话号码”，而Internet中的路由器，就相当于电信局的“程控式交换机”。对于一个电话号码01083681234，这个号码中的前三位表示该电话是属于哪个地区的，后面的数字表示该地区的某个电话号码。与电话号码组成类似，我们把计算机的IP地址也分成两部分，一部分为网络地址，另一部分为主机地址。同一个物理网络上的所有主机都用同一个网络标识，网络上的一个主机（包括网络上工作站、服务器和路由器等）都有一个主机标识与其对应。

网络号的位数直接决定了可以分配的网络数（计算方法2^网络号位数-2）；主机号的位数则决定了网络中最大的主机数（计算方法2^主机号位数-2）。

IP地址编址方案：IP地址编址方案将IP地址空间划分为A、B、C、D、E五类，其中A、B、C是基本类，D、E类作为多播和保留使用，如图4-32所示。

图4-32 IP地址划分

A类IP地址

一个A类IP地址是指，在IP地址的四段号码中，第一段号码为网络号码，剩下的三段号码为本地计算机的号码。如果用二进制表示IP地址，A类IP地址就由1字节的网络地址和3字节主机地址组成，网络地址的最高位必须是“0”。A类IP地址中网络的标识长度为8位，主机标识的长度为24位，A类网络地址数量较少，可以用于主机数达1600多万台的大型网络。A类IP地址的地址范围为1.0.0.1～126.255.255.254。

B类IP地址

一个B类IP地址是指，在IP地址的四段号码中，前两段号码为网络号码。如果用二进制表示IP地址，B类IP地址就由2字节的网络地址和2字节主机地址组成，网络地址的最高位必须是“10”。B类IP地址中网络的标识长度为16位，主机标识的长度为16位，B类网络地址适用于中等规模的网络，每个网络所能容纳的计算机数为6万多台。B类IP地址的地址范围为128.0.0.1～191.255.255.254。

C类IP地址

一个C类IP地址是指，在IP地址的四段号码中，前三段号码为网络号码，剩下的一段号码为本地计算机的号码。如果用二进制表示IP地址，C类IP地址就由3字节的网络地址和1字节主机地址组成，网络地址的最高位必须是“110”。C类IP地址中网络的标识长度为24位，主机标识的长度为8位，C类网络数量较多，适用于小规模的局域网络，每个网络最多只能包含254台计算机。C类IP地址的范围为192.0.0.1～223.255.255.255。

特殊的IP地址

“lll0”开始的地址都叫多点广播地址。因此，任何第一个字节大于223小于240的IP地址（范围为224.0.0.1～239.255.255.254）都是多点广播地址。

每一个字节都为0的地址（“0.0.0.0”）对应于当前主机。

IP地址中的每一个字节都为1的IP地址（“255.255.255.255”）是当前子网的广播地址。

IP地址中凡是以“llll0”开头的E类IP地址都保留用于将来和实验使用。

IP地址中不能以十进制“127”作为开头，该类地址中数字127.0.0.1～127.1.1.1用于回路测试，如：127.0.0.1可以代表本机IP地址，用“http：//127.0.0.1”就可以测试本机中配置的Web服务器。

如何查询，设置本机的IP

开始→运行→cmd→ipconfig/all可以查询本机的IP地址，以及子网掩码、网关、物理地址（Mac地址）、DNS等详细情况。

手动设置本机的IP地址可以通过：本地连接→属性→TCP/IP就可以开始设置了。也可以通过动态主机配置协议（DHCP），给客户端自动分配一个IP地址，避免出错，也简化了TCP/IP协议的设置。

2.子网掩码

子网掩码（subnet mask）又叫网络掩码、地址掩码等，它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子网以及哪些位标识的是主机。子网掩码可以将某个IP地址划分成网络地址和主机地址两部分。

子网掩码是一个32位地址，子网掩码不能单独存在，它必须结合IP地址一起使用。它的主要作用有两个：一是用于屏蔽IP地址的一部分以区别网络标识和主机标识，并说明该IP地址是在局域网上，还是在远程网上；二是用于将一个大的IP网络划分为若干小的子网络。

通过IP地址的二进制形式与子网掩码的二进制形式进行与运算，确定某个设备的网络地址和主机号，也就是说通过子网掩码分辨一个网络的网络部分和主机部分。具体方法如下：将计算机十进制的IP地址和子网掩码转换为二进制的形式，然后进行二进制“与”（AND）计算（全1则得1，不全1则得0），如果得出的结果是相同的，那么这两台计算机就属于同一网段。

运算示例

IP地址：192.168.0.1

子网掩码：255.255.255.0

转化为二进制进行运算：

IP地址：11000000.10101000.00000000.00000001

子网掩码：11111111.11111111.11111111.00000000

AND运算结果：11000000.10101000.00000000.00000000(www.xing528.com)

转化为十进制后，该结果为网络号：192.168.0.0

掩码分类：子网掩码一共分为两类，一类是默认（自动生成）子网掩码，一类是自定义子网掩码。默认子网掩码即未划分子网，对应的网络号的位都置1，主机号都置0。

A类网络默认子网掩码：255.0.0.0

B类网络默认子网掩码：255.255.0.0

C类网络默认子网掩码：255.255.255.0

自定义子网掩码是将一个网络划分为几个子网，使用子网是为了减少IP的浪费。因为随着互联网的发展，越来越多的网络产生，有的网络多则几百台，有的只有区区几台，这样就浪费了很多IP地址，所以要划分子网，提高网络应用的效率。

在划分子网的时候将主机号分为两个部分：子网号、主机号。子网划分前后的形式如下：

未做子网划分的IP地址：网络号+主机号

做子网划分后的IP地址：网络号+子网号+子网主机号

也就是说IP地址在划分子网后，以前的主机号位置的一部分给了子网号，余下的是子网主机号。利用子网掩码可以判断两台主机是否在同一子网中。若两台主机的IP地址分别与它们的子网掩码相“与”后的结果相同，则说明这两台主机在同一子网中。

3.域名

网络中的地址方案分为两套：IP地址系统和域名（Domain Name）地址系统。这两套地址系统其实是一一对应的关系。IP地址用二进制数来表示，每个IP地址长32bit。由于IP地址是数字标识，使用时难以记忆和书写，因此在IP地址的基础上又发展出一种符号化的地址方案，来代替数字型的IP地址。每一个符号化的地址都与特定的IP地址对应，这样网络上的资源访问起来就容易得多了。这个与网络上的数字型IP地址相对应的字符型地址，就被称为域名。

通俗的说，域名就相当于一个电话簿的姓名，别人通过这个姓名可以很容易地找到电话号码。域名不仅便于记忆，而且即使在IP地址发生变化的情况下，通过改变解析对应关系，域名仍可保持不变。除了识别功能外，在虚拟环境下，域名还可以起到引导、宣传、代表等作用。

域名构成：以一个常见的域名为例说明，baidu网址是由两部分组成，标号“baidu”是这个域名的主体，而最后的标号“com”则是该域名的后缀，代表这是一个com国际域名。而前面的www.是网络名，为www的域名。

域名中的标号都由英文字母和数字组成，每一个标号不超过63个字符，也不区分大小写字母。标号中除连字符（-）外不能使用其他的标点符号。级别最低的域名写在最左边，而级别最高的域名写在最右边。由多个标号组成的完整域名总共不超过255个字符。

一些国家也纷纷开发使用采用本民族语言构成的域名，如德语、法语等。中国也开始使用中文域名。

域名级别

域名可分为不同级别，包括顶级域名、二级域名等。

顶级域名又分为两类：

一是国家顶级域名，200多个国家都按照ISO 3166国家代码分配了顶级域名，例如中国是cn，美国是us，日本是jp等。

二是国际顶级域名，例如表示工商企业的.com，表示网络提供商的.net，表示非营利组织的.org等。为加强域名管理，解决域名资源的紧张，Internet协会、Internet分址机构及世界知识产权组织等国际组织经过广泛协商，在原来3个国际通用顶级域名的基础上，新增加了7个国际通用顶级域名：firm（公司企业）、store（销售公司或企业）、web（突出www活动的单位）、arts（突出文化、娱乐活动的单位）、rec（突出消遣、娱乐活动的单位）、info（提供信息服务的单位）、nom（个人），并在世界范围内选择新的注册机构来受理域名注册申请。

二级域名是指顶级域名之下的域名，在国际顶级域名下，它是指域名注册人的网上名称，例如ibm，yahoo，microsoft等。

在顶级域名之下，中国的二级域名又分为类别域名和行政区域名两类。类别域名共6个，包括用于科研机构的ac，用于工商金融企业的com，用于教育机构的edu，用于政府部门的gov，用于互联网络信息中心和运行中心的net，用于非营利组织的org。而行政区域名有34个，分别对应于中国各省、自治区和直辖市。

三级域名用字母（A～Z，a～z，大小写等）、数字（0～9）和连接符（-）组成，各级域名之间用实点（.）连接，三级域名的长度不能超过20个字符。如无特殊原因，建议采用申请人的英文名（或者缩写）或者汉语拼音名（或者缩写）作为三级域名，以保持域名的清晰性和简洁性。

4.DNS服务器

DNS服务器是计算机域名系统（Domain Name System或Domain Name Service）的缩写，它是由解析器和域名服务器组成的。域名服务器是指保存有该网络中所有主机的域名和对应IP地址，并具有将域名转换为IP地址功能的服务器。其中，域名必须对应一个IP地址，而IP地址不一定有域名。域名服务器为客户机/服务器模式中的服务器方，它主要有两种形式：主服务器和转发服务器。将域名映射为IP地址的过程就称为“域名解析”。

当您连上一个网址在URL打上的时候可以说就是使用了DNS的服务了。但如果您知道这个IP地址直接输入209.185.243.135也同样可以到达这个网址，其实计算机使用的只是IP地址。DNS服务器的作用就是为我们在文字和IP之间担当翻译从而免除了强记号码的痛苦。

5.MAC地址

MAC（Medium/Media Access Control）地址，或称为物理地址，用来定义网络设备的位置，由48bit长，12个16进制数字组成，0～23位是厂商向IETF等机构申请用来标识厂商的代码，也称为“编制上唯一的标识符”，是识别LAN（局域网）结点的标志。地址的24～47位由厂商自行分派，是各个厂商制造的所有网卡的一个唯一编号。在OSI模型中，第三层网络层负责IP地址，第二层数据链路层则负责MAC位址。因此一个网卡会有一个全球唯一固定的MAC地址，但可对应多个IP地址。第48位是组播地址标志位。

6.路由器

路由器（router）是互联网的主要节点设备。路由器通过路由决定数据的转发。转发策略称为路由选择，作为不同网络之间互相连接的枢纽，路由器系统构成了基于TCP/IP的国际互联网络的主体脉络，也可以说，路由器构成了Internet的骨架。它的处理速度是网络通信的主要瓶颈之一，它的可靠性则直接影响着网络互连的质量。

7.交换机

交换机是交换式的集线器，交换机与集线器（HUB）在网络内的功用大致相同，其间最大的差异在于交换器的每个端口（port）都享有一个专属的频宽并具备资料交换功能，使得网路传输效能在同一时间内所能传输的资料量较大。