1.IP地址

1.1概念

IP地址指的是互联网协议地址，也叫网络协议地址，网络中的IP地址必须是唯一的（不同局域网之间可能重复）

1.2作用

为每一个网络及网路中的主机分配一个唯一的逻辑地址，用于定位网络中的主机

1.3组成

（1）网络号：标识网络的（有个大型网络是由多个小型网络组建的，不同的网络就有不同的网络号）
（2）主机号：标识网络的某台主机（一个IP地址有网络号和主机号组成，整个用于标识主机，先通过网络号找到网络，再通过主机号找到网络中的主机）

1.4格式

（1）分为4个部分，每个部分使用.间隔，十进制（0-255），二进制（8位）

1.5举例

（1）对于公网来说可见的IP地址：路由器AB、主机xy
（2）对于路由器A来说可见的IP地址：主机123
（3）对于路由器B来说可见的IP地址：主机45

1.6分类

（1）从A-E分为5类
（2）A类（大型网络）：0 网络号（7位） 主机号（24位）

网络号是7位说明可以组建7位二进制数大小数量的子网；主机号是24位说明一个子网就可以组建24位二进制数量大小的网络

（3）B类（中型网络）：10 网络号（14位） 主机号（16位）

A类IP地址相对于B类来说，组建的子网数量少，每个子网组建的自己的网络节点数量就多

（4）C类（小型网络）：110 网络号（21位） 主机号（8位）

1.7特殊的IP

（1）本机IP：127.0.0.1
（2）本机环回：本机到本机的网络数据传输，是系统为了性能不走网络，直接把数据交给对应的程序，本质是主机和主机之间的进程来传输数据

2.子网掩码

2.1作用

（1）划分子网：将A类到C类的地址划分成更小的网络，划分的方式是将主机号的一部分作为内部的一个网络号
（2）子网掩码可以基于IP地址计算得出网络号和主机号
（3）计算的方式：计算网络号（按位与）、计算主机号（取反再按位与）

2.2是否是同一网段

（1）网络通信是指源主机发送数据到目的主机，网段（网络号）是否相同，传输流程是不一样的
（2）子网掩码+源主机IP得到源网段；子网掩码+目的IP得到目的网段；源网段和目的网段相同才说明是同一网段

3.Mac地址

标识网络设备的物理地址

4.网络数据传输—一跳一跳的过程

4.1网络节点

网络节点有主机和路由器组成（主机和路由器有IP地址，交换机和集线器没有IP地址）

4.2IP地址和Mac地址的区别

（1）IP地址是给人用的逻辑地址，用来标识主机的；Mac是给硬件用的物理地址
（2）IP地址是整个路途的起点和终点；Mac地址是每一跳的起点和终点，每一跳源Mac和目的Mac都会变

5.网络硬件设备及技术

5.1集线器

将所有数据（目的IP是具体某个主机，或目的IP是广播IP）全部转发到其他主机

5.2交换机

内部维护了一个Mac地址转换表，用于记录Mac地址和端口的映射关系，发送的数据是使用该映射关系通过目的Mac找端口，往端口相连接的主机发送数据，如果找不到目的Mac就会发送广播数据报，由对应的主机返回Mac地址

5.3主机

（1）源主机和目的主机在同一网段下一跳设备就是目的主机，在不同网段下一跳设备就是网关设备（一般是路由器）
（2）封装数据到数据链路层必须要封装Mac地址，目的Mac就是下一跳设备的Mac，所以必须要先找哪个设备是下一跳设备

5.4ARP缓存表：主机和路由器

（1）ARP协议（数据链路层协议）：用于通过IP地址找Mac地址
（2）ARP缓存表：主机或路由器内部维护的一组数据（类似hash表，通过IP找mac)
（3）ARP寻址：主要就是在数据链路层封装数据报时，需要设置mac地址（此时知道IP，可能不知道mac)，搜索下一跳设备mac的过程，就是寻址，首先在本机ARP缓存表去找(通过IP找mac)，如果找不到，通过广播数据报找

5.5路由器（网关）：路由+NAPT

（1）路由器：划分公网和内网（局域网），路由器中有多个网卡，至少有一个公网网卡（有公网IP和公网Mac）和多个子网网卡（每个子网IP和子网Mac），路由器具有公网IP和子网IP
（2）NATP协议（应用层协议）：将内网IP和端口号转换为公网IP和端口号

使用场景：局域网内主机发送数据到百度服务器，下一跳设备是网关（路由器），路由器接收到的数据报有协议号、源IP、目的IP、源端口、目的端口（源IP和源端口是主机局域网内的IP和端口，由于目的主机还需要返回响应数据，此时目的IP和port就需要设置为公网的才有用），路由器再次发送数据（上一跳是主机到路由器，现在这一跳就是路由器到下一跳设备)就会修改数据的内容，局域网内主机IP和端口修改为路由器公网IP和端口

（3）路由：路径规划，规划一个路径最近的路线

6.冲突域和广播域

6.1冲突域

（1）定义：在某个范围的网络中，如果发送数据时会产生冲突，该网络范围就是一个冲突域
（2）对于集线器：所有端口为一个冲突域（集线器接收到数据报后，是将数据报简单的复制、转发到其他所有端口，如果有两个数据报要同时转发，就会出现冲突）
（3）对于交换机：一个端口为一个冲突域（交换机接收到数据报后，是将数据报转发到对应的一个端口，两个数据报同时转发到不同端口不存在冲突，但同时转发到一个端口就出现冲突）

6.2广播域

（1）定义：发送一个广播数据报能够到达的网络范围
（2）对于集线器：所有端口为一个广播域
（3）对于交换机：接收到广播数据报，会转发到其他所有端口
（4）路由器：可以隔离广播域（广播的范围是同网段，不同网段不能收到）

7.域名

7.1定义

给人用的比较方便记忆的或者识别公司的一种字符串，也可以识别主机网络地址

7.2ping

（1）用于判断主机和目的主机是否能网络通信
（2）IP和域名都能ping

7.3DNS（域名系统）

（1）DNS协议提供全球域名服务器（根域名+子域名服务器）和各级DNS缓存
（2）DNS协议构成了一种通过域名找IP的方式（域名系统提供域名转IP的服务，发送的数据是DNS协议的数据，域名系统接收到就可以返回对应域名的IP）

7.4域名系统的查找过程

从浏览器DNS缓存到系统DNS缓存，再依次从低到高进行查询（DNS缓存或DNS服务器）

8.NAT（应用层协议）

局域网IP转路由器公网IP