网段划分IP网段划分是什么核心公式IP 地址 网络标识网络号 主机标识主机号上方子网192.168.128.0/24网络号固定192.168.128主机号最后一段同一个子网里主机号不能重复例子192.168.128.10、192.168.128.11、192.168.128.1下方子网192.168.144.0/24网络号固定192.168.144主机号最后一段例子192.168.144.10、192.168.144.11、192.168.144.1路由器连接两个子网路由器有两个接口分别属于两个网段上接口192.168.128.1属于 128 子网是这个子网主机的网关下接口192.168.144.1属于 144 子网是这个子网主机的网关为什么要进行网络划分我们先从一个例子进行切入此时你该怎么找到失主???故事还原张三捡到钱包只有失主学号06123学号开头06→ 代表机械学院网络号后面123是该学院里面这名学生编号主机号张三不知道这个学生是谁直接在校门口挨个问所有人相当于广播遍历全网效率极低不可行。张三把学号发给学校总辅导员路由器辅导员只看学号前缀网络号判断属于机械学院不需要知道具体学生是谁。转发消息给机械学院辅导员下一跳路由器机械学院辅导员拿到学号看后半段123主机号在本院内部直接找到这名学生通知失主。路由器只看 IP 的网络号不关心主机号。就像总辅导员只看学号前缀判断学院不关心学生在学院里的个人编号。目标子网内部的网关拿到数据包之后才使用主机号在子网里面找到最终主机。路由转发逻辑先根据网络号找到目标子网进入子网后再依靠主机号定位主机。查找的本质是淘汰。线性查找一次淘汰一个二分一次淘汰一半IP 路由最长前缀匹配依靠前缀 Trie 一次性淘汰大量不匹配网段实现快速查表。怎么做的过去曾经提出一种划分网络号和主机号的方案, 把所有IP 地址分为五类,A类 0.0.0.0到127.255.255.255B类 128.0.0.0到191.255.255.255C类 192.0.0.0到223.255.255.255D类 224.0.0.0到239.255.255.255E类 240.0.0.0到247.255.255.255B 类地址在实际应用中越来越受欢迎但随着网络规模扩大B 类地址也逐渐不够分配。与此同时IPv4 地址空间不足的问题日益突出因此人们提出了 CIDR 这种更灵活的地址划分方式并逐步引入 IPv6 等方案从根本上解决地址短缺问题。分类划分法最大的问题:IP地址使用不充分解决--子网掩码1、什么是 CIDR无类别域间路由传统 IP 会硬性把 IP 分成 A/B/C 类CIDR 不再看 A、B、C 类别而是手动指定多少位作为网络号。 用/数字这种写法就是 CIDR 标记法例如图里的/24。2、子网掩码 subnet mask子网掩码是 32 位二进制前面全是1后面全是0不再区分 A、B、C 类 IP子网掩码自由定义/n代表前 n 位是网络位子网掩码可以从原来长长的主机号里面拿出前面若干位借来当「子网的网络位」原本后面 24 位全部是主机号子网划分从这 24 位的最左边截取 N 位升级变成子网网络号剩下的才保留为主机位。举例子 A 类地址拿 8 位主机位当子网位 → 总网络位 88 16 位CIDR 写法/16掩码255.255.0.0这样就把1 个巨大的 A 类主网切分成很多个小网段子网不会一次性浪费上千万 IP。特殊 IP 地址1. 网络号网段地址将 IP 地址里主机位全部置 0→ 网络号代表整个局域网网段不能分配给任何主机使用。例子192.168.128.0/24/24前 24 位网络位最后 8 位主机位。主机位全部写 0192.168.128.0含义代表192.168.128.x这一整个网段不是某一台电脑。2. 广播地址将 IP 地址里主机位全部置 1→ 广播地址。 作用向同一个网段内所有主机同时发送数据包。也不能分配给主机。例子192.168.128.0/24主机位 8 位全部置 1二进制11111111十进制255广播地址192.168.128.255发给这个地址的数据包网段内所有设备都会收到。✅ 重点结论 一个网段里网络地址、广播地址不能分给主机所以可用主机数 \(2^{主机位数}-2\)3. 环回地址 loopback127.*.*.*整个127.0.0.0/8段都属于环回地址最常用127.0.0.1特点永远只访问本机数据包不会发到外网 / 网卡只在电脑内部协议栈测试。用途测试本机 TCP/IP 协议栈是否正常。 比如ping 127.0.0.1ping 通代表本机网络协议没问题和网线、外网无关。IPv4 地址数量限制与解决方案一、IPv4 地址的局限IPv4 地址是32 位4 字节理论总数量\(2^{32}\)约 43 亿个。并不是一台主机对应 1 个 IP一块网卡就要分配至少 1 个 IP一台多网卡设备会占用多个 IP。还有大量特殊 IP网络号、广播地址、环回地址、私有地址不能分配给互联网主机实际可用公网 IP 远小于 43 亿。CIDR 无类别编址 ✅ 好处提高 IP 利用率、减少地址浪费 ❗ 局限只是优化分配方式不会增加 IP 地址总数量依然不够用。二、三种解决 IPv4 地址枯竭的方案动态分配 IPDHCP只给当前在线接入网络的设备分配 IP设备下线后 IP 回收可以重复分给别的设备。 同一个设备MAC 不变每次上网拿到的 IP 可能不一样。NAT 网络地址转换重点考点 内网设备共用同一个公网 IP 上网大量内网主机只消耗 1 个公网 IP是现在最主流方案后面会详细讲。IPv6地址长度128 位16 字节地址空间极其巨大注意IPv6 不是 IPv4 简单升级二者是两套独立协议互相不兼容现状部署普及度还不够高。私有IP地址和公网IP地址核心概念公网 IP蓝色部分互联网上全球唯一的 IP 地址除私有 IP 段以外的 IPv4 都属于公网 IP可以直接在互联网路由访问。私有 IP内网 IP黄色部分专门留给局域网内网使用不能直接在公网路由由路由器搭建内网使用。三大私有 IP 网段A 类私有段10.0.0.0/8前缀10.*前 8 位是网络位总地址数量16,777,216 个B 类私有段172.16.0.0 ~ 172.31.0.0 /12172.16.* ~ 172.31.*前 12 位网络位总地址数量1,048,576 个C 类私有段192.168.0.0/16192.168.*前 16 位网络位总地址数量65,536 个我们先来了解一下运营商为什么我们交话费给运营商运营商负责物理基础设施基站、光纤、交换机、骨干路由。话费本质是租用运营商的通信线路资源让你的手机可以接入这张通信网络收发数据、打电话。抖音、支付宝只提供软件服务它们不负责把信号传到你的手机上所以流量费交给运营商不是交给 APP。为什么没有话费还可以拨打运营商客服电话10086/10010运营商把客服号码标记成紧急 / 特权号码 欠费停机后语音通道保留呼叫客服的权限不消耗套餐话费属于基础通信保障 但是上网流量会直接断开只能打指定客服、紧急号码110/120不能打普通手机号。我国互联网经济为什么发展好运营商基建完善国内光纤、5G 基站大规模铺设网络接入成本低大量普通人可以低成本接入互联网图中间的云覆盖广。海量用户基数左侧大量用户为抖音、支付宝这类互联网应用提供巨大市场。应用生态丰富右侧孵化大量互联网业务线上支付、短视频、电商互相促进形成完整闭环。路由器有至少两个接口每个接口属于不同子网LAN 口内网子网 IP、WAN 口上一级子网 IP。路由器本身同时处在两个子网里面这是跨网段转发的根本。家用路由器LAN 侧内网192.168.1.1/24构建内网子网家里电脑 / 手机192.168.1.200/24、192.168.1.201/24都在这个子网。同子网主机可以直接通信不需要路由。WAN 侧10.1.1.2/24这个 IP 属于运营商路由器构建的10.1.1.0/24子网。 ✅ 家用路由器对于家里设备是网关对于上层运营商路由器它就相当于一台普通主机。运营商路由器LAN 口10.1.1.1/24管理所有家用路由器所有家庭的 WAN 口都在这个子网WAN 口122.77.241.5/24接入广域网属于公网子网最终连到远端服务器122.77.241.3/24网络分层规划时越靠近终端用户的子网分配的地址空间越小上层运营商汇聚网络使用更大的私有地址段。我们设想一个错误的发包流程内网主机192.168.1.201直接带着私有源 IP 向外发送数据包目标 IP 为公网服务器122.77.241.3。 数据包可以一路路由到达服务器服务器可以成功接收请求。但当服务器构造响应报文时目的地址填写的是私有 IP192.168.1.201。 公网路由器不识别私有网段无法转发这个应答报文响应包会直接丢失。实际上发包的时候src是会发生变化的路由器会把内网主机的子网源 IP 替换为自身 WAN 口 IP再向上转发数据包。数据包进入公网后源 IP 不会再发生替换。NAT 地址转换这个操作只在内网出口的家用路由器上完成。
网段划分IP网段划分是什么核心公式IP 地址 网络标识网络号 主机标识主机号上方子网192.168.128.0/24网络号固定192.168.128主机号最后一段同一个子网里主机号不能重复例子192.168.128.10、192.168.128.11、192.168.128.1下方子网192.168.144.0/24网络号固定192.168.144主机号最后一段例子192.168.144.10、192.168.144.11、192.168.144.1路由器连接两个子网路由器有两个接口分别属于两个网段上接口192.168.128.1属于 128 子网是这个子网主机的网关下接口192.168.144.1属于 144 子网是这个子网主机的网关为什么要进行网络划分我们先从一个例子进行切入此时你该怎么找到失主???故事还原张三捡到钱包只有失主学号06123学号开头06→ 代表机械学院网络号后面123是该学院里面这名学生编号主机号张三不知道这个学生是谁直接在校门口挨个问所有人相当于广播遍历全网效率极低不可行。张三把学号发给学校总辅导员路由器辅导员只看学号前缀网络号判断属于机械学院不需要知道具体学生是谁。转发消息给机械学院辅导员下一跳路由器机械学院辅导员拿到学号看后半段123主机号在本院内部直接找到这名学生通知失主。路由器只看 IP 的网络号不关心主机号。就像总辅导员只看学号前缀判断学院不关心学生在学院里的个人编号。目标子网内部的网关拿到数据包之后才使用主机号在子网里面找到最终主机。路由转发逻辑先根据网络号找到目标子网进入子网后再依靠主机号定位主机。查找的本质是淘汰。线性查找一次淘汰一个二分一次淘汰一半IP 路由最长前缀匹配依靠前缀 Trie 一次性淘汰大量不匹配网段实现快速查表。怎么做的过去曾经提出一种划分网络号和主机号的方案, 把所有IP 地址分为五类,A类 0.0.0.0到127.255.255.255B类 128.0.0.0到191.255.255.255C类 192.0.0.0到223.255.255.255D类 224.0.0.0到239.255.255.255E类 240.0.0.0到247.255.255.255B 类地址在实际应用中越来越受欢迎但随着网络规模扩大B 类地址也逐渐不够分配。与此同时IPv4 地址空间不足的问题日益突出因此人们提出了 CIDR 这种更灵活的地址划分方式并逐步引入 IPv6 等方案从根本上解决地址短缺问题。分类划分法最大的问题:IP地址使用不充分解决--子网掩码1、什么是 CIDR无类别域间路由传统 IP 会硬性把 IP 分成 A/B/C 类CIDR 不再看 A、B、C 类别而是手动指定多少位作为网络号。 用/数字这种写法就是 CIDR 标记法例如图里的/24。2、子网掩码 subnet mask子网掩码是 32 位二进制前面全是1后面全是0不再区分 A、B、C 类 IP子网掩码自由定义/n代表前 n 位是网络位子网掩码可以从原来长长的主机号里面拿出前面若干位借来当「子网的网络位」原本后面 24 位全部是主机号子网划分从这 24 位的最左边截取 N 位升级变成子网网络号剩下的才保留为主机位。举例子 A 类地址拿 8 位主机位当子网位 → 总网络位 88 16 位CIDR 写法/16掩码255.255.0.0这样就把1 个巨大的 A 类主网切分成很多个小网段子网不会一次性浪费上千万 IP。特殊 IP 地址1. 网络号网段地址将 IP 地址里主机位全部置 0→ 网络号代表整个局域网网段不能分配给任何主机使用。例子192.168.128.0/24/24前 24 位网络位最后 8 位主机位。主机位全部写 0192.168.128.0含义代表192.168.128.x这一整个网段不是某一台电脑。2. 广播地址将 IP 地址里主机位全部置 1→ 广播地址。 作用向同一个网段内所有主机同时发送数据包。也不能分配给主机。例子192.168.128.0/24主机位 8 位全部置 1二进制11111111十进制255广播地址192.168.128.255发给这个地址的数据包网段内所有设备都会收到。✅ 重点结论 一个网段里网络地址、广播地址不能分给主机所以可用主机数 \(2^{主机位数}-2\)3. 环回地址 loopback127.*.*.*整个127.0.0.0/8段都属于环回地址最常用127.0.0.1特点永远只访问本机数据包不会发到外网 / 网卡只在电脑内部协议栈测试。用途测试本机 TCP/IP 协议栈是否正常。 比如ping 127.0.0.1ping 通代表本机网络协议没问题和网线、外网无关。IPv4 地址数量限制与解决方案一、IPv4 地址的局限IPv4 地址是32 位4 字节理论总数量\(2^{32}\)约 43 亿个。并不是一台主机对应 1 个 IP一块网卡就要分配至少 1 个 IP一台多网卡设备会占用多个 IP。还有大量特殊 IP网络号、广播地址、环回地址、私有地址不能分配给互联网主机实际可用公网 IP 远小于 43 亿。CIDR 无类别编址 ✅ 好处提高 IP 利用率、减少地址浪费 ❗ 局限只是优化分配方式不会增加 IP 地址总数量依然不够用。二、三种解决 IPv4 地址枯竭的方案动态分配 IPDHCP只给当前在线接入网络的设备分配 IP设备下线后 IP 回收可以重复分给别的设备。 同一个设备MAC 不变每次上网拿到的 IP 可能不一样。NAT 网络地址转换重点考点 内网设备共用同一个公网 IP 上网大量内网主机只消耗 1 个公网 IP是现在最主流方案后面会详细讲。IPv6地址长度128 位16 字节地址空间极其巨大注意IPv6 不是 IPv4 简单升级二者是两套独立协议互相不兼容现状部署普及度还不够高。私有IP地址和公网IP地址核心概念公网 IP蓝色部分互联网上全球唯一的 IP 地址除私有 IP 段以外的 IPv4 都属于公网 IP可以直接在互联网路由访问。私有 IP内网 IP黄色部分专门留给局域网内网使用不能直接在公网路由由路由器搭建内网使用。三大私有 IP 网段A 类私有段10.0.0.0/8前缀10.*前 8 位是网络位总地址数量16,777,216 个B 类私有段172.16.0.0 ~ 172.31.0.0 /12172.16.* ~ 172.31.*前 12 位网络位总地址数量1,048,576 个C 类私有段192.168.0.0/16192.168.*前 16 位网络位总地址数量65,536 个我们先来了解一下运营商为什么我们交话费给运营商运营商负责物理基础设施基站、光纤、交换机、骨干路由。话费本质是租用运营商的通信线路资源让你的手机可以接入这张通信网络收发数据、打电话。抖音、支付宝只提供软件服务它们不负责把信号传到你的手机上所以流量费交给运营商不是交给 APP。为什么没有话费还可以拨打运营商客服电话10086/10010运营商把客服号码标记成紧急 / 特权号码 欠费停机后语音通道保留呼叫客服的权限不消耗套餐话费属于基础通信保障 但是上网流量会直接断开只能打指定客服、紧急号码110/120不能打普通手机号。我国互联网经济为什么发展好运营商基建完善国内光纤、5G 基站大规模铺设网络接入成本低大量普通人可以低成本接入互联网图中间的云覆盖广。海量用户基数左侧大量用户为抖音、支付宝这类互联网应用提供巨大市场。应用生态丰富右侧孵化大量互联网业务线上支付、短视频、电商互相促进形成完整闭环。路由器有至少两个接口每个接口属于不同子网LAN 口内网子网 IP、WAN 口上一级子网 IP。路由器本身同时处在两个子网里面这是跨网段转发的根本。家用路由器LAN 侧内网192.168.1.1/24构建内网子网家里电脑 / 手机192.168.1.200/24、192.168.1.201/24都在这个子网。同子网主机可以直接通信不需要路由。WAN 侧10.1.1.2/24这个 IP 属于运营商路由器构建的10.1.1.0/24子网。 ✅ 家用路由器对于家里设备是网关对于上层运营商路由器它就相当于一台普通主机。运营商路由器LAN 口10.1.1.1/24管理所有家用路由器所有家庭的 WAN 口都在这个子网WAN 口122.77.241.5/24接入广域网属于公网子网最终连到远端服务器122.77.241.3/24网络分层规划时越靠近终端用户的子网分配的地址空间越小上层运营商汇聚网络使用更大的私有地址段。我们设想一个错误的发包流程内网主机192.168.1.201直接带着私有源 IP 向外发送数据包目标 IP 为公网服务器122.77.241.3。 数据包可以一路路由到达服务器服务器可以成功接收请求。但当服务器构造响应报文时目的地址填写的是私有 IP192.168.1.201。 公网路由器不识别私有网段无法转发这个应答报文响应包会直接丢失。实际上发包的时候src是会发生变化的路由器会把内网主机的子网源 IP 替换为自身 WAN 口 IP再向上转发数据包。数据包进入公网后源 IP 不会再发生替换。NAT 地址转换这个操作只在内网出口的家用路由器上完成。
