• 参考：【MJ亲授】网络协议从入门到底层原理

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一、mac地址

6个字节 前三厂商标识后三自行分配

二、IP地址+子网掩码

网络号 + 主机号
主机号全0代表网段
主机号全1代表广播向这个网段所有主机发信息

三、网址分类

A类
B类:128开头 128.0.0.0是第一个B类网段
C类:192开头 192.0.0.0是第一个C类网段

四、等长子网划分

子网、超网、等长子网划分、变长子网划分
不管是什么怎么划分，都是在A类、B类、C类的基础上进行的
是否在一个网段通过子网掩码计算就可以了
ip地址 + 子网掩码 搞定一切

下面的两个主机不在同一个网段
192.168.0.0/25 和 192.168.0.128/25

五、一个很好的例子

计算机0向计算机1发送数据，需要先看是否在同一个网段：拿自己的子网掩码与对方的ip地址进行计算(拿不到对方的子网掩码)
计算机0的网段：192.168.0.0/24
计算机1的网段：192.168.10.0/24
不在同一个网段不是路由连接不能发送消息

计算机1向计算机0发送消息，网段计算
计算机1的网段：192.168.0.0/16
计算机2的网段：192.168.0.0/16
虽然计算后是同一个网段，但仍不能正常通讯，因为消息能发出但回不来

MAC地址

一、介绍

每一个网卡都有一个6字节（48bit的MAC地址（Media Access Control Address）

全球唯一，固化在了网卡的ROM中，由IEEE802标准规定

前3字节：OUI（Organizationally Unique Identifier），组织唯一标识符
由IEEE的注册管理机构分配给厂商

后3字节：网络接口标识符
由厂商自行分配

OUI查询

• http://standards-oui.ieee.org/oui.txt
• https://mac.51240.com

二、MAC地址的表示格式

Windows
40-55-82-0A-8C-6D

Linux、Android、Mac、iOS
40:55:82:0A:8C:6D

Packet Tracer
4055.820A.8C6D

当48位全为1时，代表广播地址
FF-FF-FF-FF-FF-FF

三、MAC地址操作

查看MAC地址：ipconfig /all

修改MAC地址

更改适配器选项 - 属性 - 配置 - 高级 - 网络地址
填写的时候需要把减号（-）去掉

有时可以通过修改MAC地址蹭网

四、MAC地址的获取

当不知道对方主机的MAC地址时，可以通过发送ARP广播获取对方的MAC地址
获取成功后，会缓存IP地址、MAC地址的映射信息，俗称：ARP缓存
通过ARP广播获取的MAC地址，属于动态（dynamic）缓存
存储时间比较短（默认是2分钟），过期了就自动删除

相关命令
arp -a [主机地址]：查询ARP缓存
arp -d [主机地址]：删除ARP缓存
arp -s 主机地址 MAC地址：增加一条缓存信息（这是静态缓存，存储时间较久，不同系统的存储时间不同）

IP地址

一、介绍

IP地址（Internet Protocol Address）：互联网上的每一个主机都有一个IP地址
最初是IPv4版本，32bit（4字节），2019年11月25日，全球的IP地址已经用完
后面推出了IPv6版本，128bit（16字节）

以后不指定版本，默认就是IPv4版本，后面再单独讨论IPv6

1100 0000 1010 1000 0000 0001 0000 1010

二、IP地址的组成

IP地址由2部分组成：网络标识（网络ID）、主机标识（主机ID）
通过子网掩码（subnet mask）可以得知网络ID 、主机ID
主机所在的网段 = 子网掩码 & IP地址
网段其实

计算机和其他计算机通信前，会先判断目标主机和自己是否在同一网段
同一网段：不需要由路由器进行转发
不同网段：交由路由器进行转发

三、IP地址的分类

A类地址：默认子网掩码是255.0.0.0

B类地址：默认子网掩码是255.255.0.0

C类地址：默认子网掩码是255.255.255.0

D类地址：以1110开头，多播地址
E类地址：以1111开头，保留为今后使用
只有A\B\C类地址才能分配给主机
主机ID为全0，表示主机所在的网段
主机ID为全1，表示主机所在网段的全部主机（广播）
可以尝试用ping给某个网段的全部主机发数据

一、A类地址

网络ID
0不能用，127作为保留网段。其中127.0.0.1是本地环回地址（Loopback），代表本机地址
可以分配给主机的
✓ 第1部分的取值范围是：1~126(0000 0001 ~ 0111 1110)
A类网址共有网段126个

主机ID
第2、3、4部分的取值范围是：0~255
每个A类网络能容纳的最大主机数是：256 * 256 * 256 – 2 = 2的24次方 – 2 = 16777214

二、B类地址

网络ID
可以分配给主机的
第1部分的取值范围是：128~191(1000 0000 ~ 1011 1111)
第2部分的取值范围是：0~255(0000 0000 ~ 1111 1111)
第1和2部分整体的取值范围是：32768~49151(10000000 00000000 ~ 10111111 11111111)
B类网址共有网段16384个

主机ID
第3、4部分的取值范围是：0~255
每个B类网络能容纳的最大主机数是：256 * 256 – 2 = 2的16次方 – 2 = 65534

三、C类地址

网络ID
可以分配给主机的
第1部分的取值范围是：192~223(1100 0000 ~ 1101 1111)
第2、3部分的取值范围是：0~255(0000 0000 ~ 1111 1111)
C类网址共有网段2097152个

主机ID
第4部分的取值范围是：0~255(0000 0000 ~ 1111 1111)
每个C类网络能容纳的最大主机数是：256 – 2 = 254

四、D类地址

D类地址：没有子网掩码，用于多播（组播）地址
第1部分取值范围是：224~239

五、E类地址

E类地址：保留为今后使用
第1部分取值范围是：240~255

六、取值范围对比

对比我们可以看出A B C D类IP地址的数量基本是上个的一半，E类IP地址数量与D类一致

子网

一、子网掩码CIDR表示

CIDR（Classless Inter-Domain Routing）：无类别域间路由
子网掩码的CIDR表示方法
192.168.1.100/24，代表子网掩码有24个1，也就是255.255.255.0
123.210.100.200/16，代表子网掩码有16个1，也就是255.255.0.0

• 计算工具：https://www.sojson.com/convert/subnetmask.html

二、为什么要子网划分

如果需要让200台主机在同一个网段内，可以分配一个C类网段，比如192.168.1.0/24
共254个可用IP地址：192.168.1.1~192.168.1.254
多出54个空闲的IP地址，这种情况并不算浪费资源

如果需要让500台主机在同一个网段内，那就分配一个B类网段，比如191.100.0.0/16
共65534个可用IP地址：191.100.0.1~191.100.255.254
多出65034个空闲的IP地址，这种情况属于极大的浪费资源

如何尽量避免浪费IP地址资源？
合理进行子网划分

三、子网划分分类

子网划分：借用主机位作子网位，划分出多个子网

可以分为
等长子网划分：将一个网段等分成多个子网，每个子网的可用IP地址数量是一样的
变长子网划分：每个子网的可用IP地址数量可以是不一样的

• 子网划分器：http://www.ab126.com/web/3552.html

子网划分的步骤
确定子网的子网掩码长度
确定子网中第1个、最后1个主机可用的IP地址

四、等长子网划分

1、C类等长子网划分 等分成2个子网

A子网
子网掩码：255.255.255.128/25
主机可用IP地址：192.168.0.1~192.168.0.126

B子网
子网掩码：255.255.255.128/25
主机可用IP地址：192.168.0.129~192.168.0.254

2、C类等长子网划分 等分成4个子网

4个子网的子网掩码都是：255.255.255.192/26

A子网的主机可用IP地址
192.168.0.1~192.168.0.62

B子网的主机可用IP地址
192.168.0.65~192.168.0.126

C子网的主机可用IP地址
192.168.0.129~192.168.0.190

D子网的主机可用IP地址
192.168.0.193~192.168.0.254

3、C类等长子网划分 等分成8个子网

8个子网的子网掩码都是：255.255.255.224/27
A子网：192.168.0.1~192.168.0.30
B子网：192.168.0.33~192.168.0.62
C子网：192.168.0.65~192.168.0.94
D子网：192.168.0.97~192.168.0.126
E子网：192.168.0.129~192.168.0.158
F子网：192.168.0.161~192.168.0.190
G子网：192.168.0.193~192.168.0.222
H子网：192.168.0.225~192.168.0.254

4、B类子网划分

5、A类子网划分

五、变长子网划分

如果一个子网地址块的长度是原网段的(1/2)^n，那么
子网的子网掩码，就是在原网段的子网掩码基础上增加n个1
不等长的子网，它们的子网掩码也不同

假设上图是对192.168.0.0/24进行变长子网划分
C网段：子网掩码是255.255.255.128/25
B网段：子网掩码是255.255.255.192/26
A网段：子网掩码是255.255.255.224/27
D网段：子网掩码是255.255.255.252/30
E网段：子网掩码是255.255.255.252/30

超网

这2台设备能正常通信么？

我们在Packet Tracer上模拟下，在计算机0 执行ping指令

C:\>ping 192.168.10.10

Pinging 192.168.10.10 with 32 bytes of data:

Request timed out.
Request timed out.
Request timed out.
Request timed out.

Ping statistics for 192.168.10.10:
    Packets: Sent = 4, Received = 0, Lost = 4 (100% loss),

我们可以看到并能到达计算机1，说明它们不在一个网段。但通过合并我们可以让两台计算机正常通讯，将计算机0的子网掩码 改为255.255.0.0，即可实现两台计算机的正常通讯

一、超网 - 合并2个网段

超网：跟子网反过来，它是将多个连续的网段合并成一个更大的网段
需求：原本有200台计算机使用192.168.0.0/24网段，现在希望增加200台设备到同一个网

200台在192.168.0.0/24网段，
200台在192.168.1.0/24网段
合并
192.168.0.0/24、192.168.1.0/24
为一个网段：
192.168.0.0/23（子网掩码往左移动1位）

思考：192.168.0.255/23这个IP地址，可以分配给计算机使用么？

网络ID： 11000000.10101000.0000000
主机ID：0.11111111

可以使用，主机ID非全0也非全1

二、超网 - 合并4个网段

子网掩码向左移动2位，可以合并4个网段

将
192.168.0.0/24、
192.168.1.0/24、
192.168.2.0/24、
192.168.3.0/24
合并为
192.168.0.0/22网段

思考：下面的2个网段，能通过子网掩码向左移动1位进行合并么？

不可以

三、合并网段的规律

假设n是2的k次幂（k≥1）
子网掩码左移k位能够将能够合并n个网段

假设n是2的k次幂（k≥1）
如果第一个网段的网络号能被n整除，那么由它开始连续的n个网段，能通过左移k位子网掩码进行合并

比如
第一个网段的网络号以二进制0结尾，那么由它开始连续的2个网段，能通过左移1位子网掩码进行合并
第一个网段的网络号以二进制00结尾，那么由它开始连续的4个网段，能通过左移2位子网掩码进行合并
第一个网段的网络号以二进制000结尾，那么由它开始连续的8个网段，能通过左移3位子网掩码进行合并

四、判断一个网段是子网还是超网

首先 看看该网段的类型，是A类网络、B类网络、C类网络？
默认情况下，A类子网掩码的位数是8，B类子网掩码的位数是16，C类子网掩码的位数是24

然后
如果该网段的子网掩码位数比默认子网掩码多，就是子网
如果该网段的子网掩码位数比默认子网掩码少，则是超网

比如
25.100.0.0/16 是一个A类子网
200.100.0.0/16是一个C类超网

行者常至，为者常成！