楔子：

　　以Windows系統中IP地址設置界面為參考(如圖1)， IP地址, 子網掩碼, 默認網關 和 DNS服務器, 這些都是什麽意思呢？

　　學習IP地址的相關知識時還會遇到網絡地址,廣播地址,子網等概念,這些又是什麽意思呢 ？

一 IP地址

概述

計算機要實現網絡通信，就必須要有一個用於快速定位的網絡地址。IP地址就是計算機在網絡中的唯一身份ID，與現實世界中快遞的配送需要有具體的住宅地址是一個道理。

ip地址以圓點分隔號的四個十進制數字表示，每個數字從0到255，如某一臺主機的ip地址為：128.20.4.1

　　IP地址的組成

IP地址 = 網絡地址

想想，為什麽會有行政區劃的劃定（國家、省市區、街道等），為了更加高效的進行管理、定位；

相同的，我們通常將網絡也可以分為很多的子網絡，每個子網絡有自己的網絡地址，每個子網絡由很多的計算機組成（當然也可以包含另外一個子網絡）。

我們要找到指定的IP地址，只要先找到指定的網絡地址，然後再該網絡內找到對應的主機地址即可。

　　　　 IP地址是一個 4 * 8bit（1字節）由 0/1 組成的數字串（IP4協議）

以文章開通 win7 截圖中 的 IP地址 192.168.1.168, 子網掩碼 255.255.255.0(下文有詳解) 為例, 這個地址中包含了很多含義:

　　　　　　192.168.100.168（IP地址） = 192.168.1.0 (網絡地址) + 0.0.0.168（主機地址）

　　網絡地址、主機地址是怎麽計算出來的呢？我們需要先簡單學習下子網掩碼
　

二 子網掩碼(subnet mask)

　　參照：《百度百科-子網掩碼》

　　IP中的網絡地址和主機地址各是多少位表示呢？如果不指定，就不知道哪些位是網絡號、哪些是主機號，這就需要通過子網掩碼來實現。

　　概述

　　子網掩碼又叫網絡掩碼、地址掩碼、子網絡遮罩，是一個 4 * 8bit（1字節）由 0/1 組成的數字串。

　　它的作用是屏蔽（遮住）IP地址的一部分以劃分成網絡地址和主機地址兩部分，並說明該IP地址是在局域網上，還是在遠程網上。

　　通過子網掩碼，可以把網絡劃分成子網，即VLSM（可變長子網掩碼），也可以把小的網絡歸並成大的網絡即超網。

　　子網掩碼不能單獨存在，它必須結合IP地址一起使用。

　　子網掩碼的規則

　　　　長度 為 4 * 8bit（1字節），由 連續的1 以及 連續的0 兩部分組成，

　　　　　　 例如：11111111.11111111.11111111.00000000，對應十進制：255.255.255.0

　　假設，局域網中 計算機A 的IP地址為 192.168.1.1，子網掩碼為 255.255.255.0， 如下圖所示：

網絡地址: IP 地址中被 連續的1 遮住的部分，即 11000000.10101000.00000001.00000000, 對應的網絡地址：192.168.1.0

主機地址: IP 地址中被 連續的0 遮住的部分，即 00000000.00000000.00000000.00000001, 對應的網絡地址：0.0.0.1

排除 該網絡 兩個特殊地址：

　　廣播地址：192.168.1.255　　（主機號全為11111111）（廣播機制及類型見：http://baike.baidu.com/view/473043.htm）

　　網絡地址：192.168.1.0 　　　（主機號全為00000000）

該子網最大的主機數：2的8次方 256 - 2

　　其他信息：

　　　　A類地址來說，默認的子網掩碼是255.0.0.0；對於B類地址來說默認的子網掩碼是255.255.0.0；對於C類地址來說默認的子網掩碼是255.255.255.0。

三 通過子網掩碼計算網絡地址

　　參考：《IP地址，子網掩碼，默認網關，DNS服務器詳解》

計算方法

計算過程是這樣的:

　　1. 將IP地址和子網掩碼都換算成二進制；

　　2. 將兩者進行 "與運算"，得到網絡地址。

　　　　計算過程：上下對齊, 1位1位的算, 1與1=1 , 其余組合都為0

　　　　　　　　　　1 0 1 0

　　　　　與運算　　1 0 1 1

　　　　　-------------------

　　　　　結果　　　1 0 1 0　

　　　　　　
假設 IP地址為 192.168.1.168，子網掩碼為 255.255.255.0， 則網絡地址換算步驟如下:

　　1)將IP地址和子網掩碼分別換算成二進制 　　

　　　　192.168.1.168 換算成二進制為 11000000.10101000.00000001.10101000
　　　　255.255.255.0 換算成二進制為 11111111.11111111.11111111.00000000
　　

　　2)將二者進行與運算

　　　　　　　　　11000000.10101000.00000001.10101000

　　　　與運算　　11111111·11111111·11111111·00000000

　　　　　　　　----------------------------------------------------------------------------

　　　　　　　　　結果　　 11000000.10101000.00000001.00000000

　　3) 將運算結果換算成十進制： 192.168.1.0

立即實踐

以用網線直接將兩臺計算機連起來為例：

下面是幾種IP地址設置, 看看在不同設置下網絡是通還是不通.

說明：第1種情況能通是因為這兩臺計算機處在同一網絡192.168.0.0, 所以能通,而2,3種情況下兩臺計算機處在不同的網絡,所以不通.

網絡地址的計算過程同上，不再贅述。

結論:

　　用網線直接連接 或 通過 HUB（集線器）、普通交換機鏈接的計算機必須處於同一網絡(網絡地址) 並且主機地址必須不一樣 才能通信。

　　註意：同一網絡不是指物理連接，而是指網絡地址.

　　舉個例子，兩臺計算機鏈接到相同路由器（簡單理解為同一個鏈路），如果他們設置的網絡地址不一致，則他們也是不能通信的。

　　擴展：IP網段表示法

　　　　舉例說明：192.168.0.0/24

　　　　192.168.0.0: 網絡地址

　　　　24: 表示子網掩碼二進制表示法中，連續的 1 的 個數，這裏為：11111111·11111111·11111111·00000000，即 255.255.255.0

四. 默認網關（地址）

　　參考：《百度百科-網關》

什麽是網關？

　　（可以聯想下海關？什麽是海關？）

　　連接兩個不同的網絡的設備都可以叫網關設備；網關的作用就是實現兩個網絡之間進行通訊與控制。

　　網關設備可以是 交互機（三層及以上才能跨網絡）、路由器、啟用了路由協議的服務器、代理服務器、防火墻等

網關地址就是網關設備的IP地址。

　　假設我們有兩個網絡：

　　網絡A的IP地址範圍為“192.168.1.1~192.168.1.254”，子網掩碼為255.255.255.0

　　網絡B的IP地址範圍為“192.168.2.1~192.168.2.254”，子網掩碼為255.255.255.0

要實現這兩個網絡之間的通信，則必須通過網關。

如果網絡A中的主機發現數據包的目的主機不在本地網絡中，就把數據包轉發給它自己的網關，再由網關轉發給網絡B的網關，網絡B的網關再轉發給網絡B的某個主機（如附圖所示）。網絡A向網絡B轉發數據包的過程。

　　　　只有設置好網關的IP地址，TCP/IP協議才能實現不同網絡之間的相互通信。

默認網關

一臺主機可以有多個網關。默認網關的意思是一臺主機如果找不到可用的網關，就把數據包發給默認指定的網關，由這個網關來處理數據包。現在主機使用的網關，一般指的是默認網關。

擴展：自動設置默認網關

自動設置就是利用DHCP（Dynamic Host Configuration Protocol, 動態主機配置協議）服務器來自動給網絡中的計算機分配IP地址、子網掩碼和默認網關 。

一旦網絡的默認網關發生了變化時，只要更改了DHCP服務器中默認網關的設置，那麽網絡中所有的計算機均獲得了新的默認網關的IP地址。這種方法適用於網絡規模較大、TCP/IP參數有可能變動的網絡。

另外一種自動獲得網關的辦法是通過安裝代理服務器軟件（如MS Proxy）的客戶端程序來自動獲得，其原理和方法和DHCP有相似之處。

　　擴展說明

　　問：在網上看到一些人提問：連接到相同（二層）交換機或集線器上的計算機，如果設置不同的網絡地址，為什麽不能通信。

　　答：

　　　　在 TCP/IP 協議中，網絡層（通過IP地址識別通信方）封包完成交給下一層數據鏈路層（通過MAC地址識別通信方）時，需要通過 ARP 廣播 獲取目標 IP 對應的 MAC 地址。

　　但因為 ARP 報文只能在相同網絡地址內廣播，如果目標計算機與源計算機處於不同網絡，則無法進行響應，因此源計算機無法完成鏈路層數據的封裝。

　　ARP 協議相關信息可見 這裏。

五. DNS服務器

　　參考：《DNS原理及其解析過程》

　　域名與DNS

　　我們訪問一個網站的時候，往往使用的是域名（相對IP來說更加語義清晰、更加容易記憶，例如 www.baidu.com)。

　　域名是由一串用點分隔的名字組成的，通常包含組織名，而且始終包括兩到三個字母的後綴，以指明組織的類型或該域所在的國家或地區。

　　然而計算機之間的通信網絡通信是通過IP進行的， 因此需要將域名解析為對應的IP，DNS就是進行域名解析的服務器。

DNS 維護著 域名(domain name)和IP地址 (IP address)的對照表表，以解析消息的域名。

　　DNS 查詢的過程如下圖所示

DNS 維護著 域名(domain name)和IP地址 (IP address)的對照表表，以解析消息的域名。

1、在瀏覽器中輸入www.qq.com域名，操作系統會先檢查自己本地的hosts文件是否有這個網址映射關系，如果有，就先調用這個IP地址映射，完成域名解析。

2、如果hosts裏沒有這個域名的映射，則查找本地DNS解析器緩存，是否有這個網址映射關系，如果有，直接返回，完成域名解析。

3、如果hosts與本地DNS解析器緩存都沒有相應的網址映射關系，首先會找TCP/ip參數中設置的首選DNS服務器，在此我們叫它本地DNS服務器，此服務器收到查詢時，如果要查詢的域名，包含在本地配置區域資源中，則返回解析結果給客戶機，完成域名解析，此解析具有權威性。

4、如果要查詢的域名，不由本地DNS服務器區域解析，但該服務器已緩存了此網址映射關系，則調用這個IP地址映射，完成域名解析，此解析不具有權威性。

5、如果本地DNS服務器本地區域文件與緩存解析都失效，則根據本地DNS服務器的設置（是否設置轉發器）進行查詢，如果未用轉發模式，本地DNS就把請求發至13臺根DNS，根DNS服務器收到請求後會判斷這個域名(.com)是誰來授權管理，並會返回一個負責該頂級域名服務器的一個IP。本地DNS服務器收到IP信息後，將會聯系負責.com域的這臺服務器。這臺負責.com域的服務器收到請求後，如果自己無法解析，它就會找一個管理.com域的下一級DNS服務器地址(qq.com)給本地DNS服務器。當本地DNS服務器收到這個地址後，就會找qq.com域服務器，重復上面的動作，進行查詢，直至找到www.qq.com主機。

6、如果用的是轉發模式，此DNS服務器就會把請求轉發至上一級DNS服務器，由上一級服務器進行解析，上一級服務器如果不能解析，或找根DNS或把轉請求轉至上上級，以此循環。不管是本地DNS服務器用是是轉發，還是根提示，最後都是把結果返回給本地DNS服務器，由此DNS服務器再返回給客戶機。

五. 附錄

　　未在文中說到的相關知識點：

　　《IP地址分類（A/B/C/D/E/F類）》

　　《計算機網絡七層結構模型： 開放式系統互聯通信參考模型（簡稱為OSI模型）》

　　《TCP/IP 協議族》

　　《ARP協議的簡明工作流程》

　　《ARP協議處理詳細過程-交換機工作原理-及廣播風暴問題分析》

　　《交換機、路由器、網關的概念以及用途》

　　《交換機與路由器的區別，以及2層-7層交換機的區別》

　　工具：

　　《eNSP(Enterprise Network Simulation Platform) 》

一款由華為提供的免費的、可擴展的、圖形化操作的網絡仿真工具平臺，主要對企業網路由器、交換機進行軟件仿真，完美呈現真實設備實景，支持大型網絡模擬，讓廣大用戶有機會在沒有真實設備的情況下能夠模擬演練，學習網絡技術。

計算機網絡: IP地址，子網掩碼，默認網關，DNS服務器詳解