子网

3.1 主机和子网介绍

IP 地址用于识别网络上的设备。要通过网络与其他设备通信，必须为每个网络设备（包括计算机、服务器、路由器、打印机）分配一个 IP 地址。网络上的此类设备称为主机。

网络设备也有自己的号码。由特定网络设备服务的所有计算机称为子网。每个子网都有一个模式，网络设备通过该模式为其子网分配 IP 地址。这种模式称为子网掩码。

子网掩码允许您将一个网络划分为多个子网，还可以设置赞助主机的最大数量。

IP地址简介

IP 地址由四部分组成，写成点分十进制数字（例如，192.168.1.1）。这四个部分中的每一个都称为八位字节。一个八位位组是八个二进制数字，例如00001111.

00000000因此，每个八位位组都可以采用从到11111111或从0到十进制的二进制值255。

IP地址结构

IP地址的第一部分是网络号，另一部分是主机ID。它们一起形成一个唯一的主机 IP 地址。网络号越短，它能容纳的主机就越多。如果网络号占用3 bytes，那么每个主机号（255网络中的最大主机数）将只保留一个字节。

网络号被路由器（路由器、路由器）用来将数据包转发到所需的网络，而主机 ID 则标识该网络上应该将数据包传递到的特定设备。

网络和主机号示例

下图显示了一个 IP 地址的示例，其中前三个八位字节 ( 192.168.1) 是网络号，第四个八位字节 ( 16) 是主机 ID。

IP 地址中每个网络号的二进制位数和地址中每个主机 ID 的位数可能不同，具体取决于子网掩码。

3.2 子网掩码

私有IP

Internet 上的每个主机都必须有一个唯一的地址。本地网络中的 IP 地址除外。

如果您的办公室有自己的本地网络，那么它的计算机将有自己的非唯一 IP 地址。但是，如果它是直接连接到 Internet 的计算机或服务器，那么它必须具有公开的唯一 IP 地址。

有一个专门的组织（IANA）负责处理IP地址的分配。ISP 以块（子网）的形式从中购买 IP 地址，然后将它们出售给他们的客户。因此，如果您为白色 IP 地址付费，那么一切都正常（提供商也为此付费）。

此外，IANA 还确定了几个常用于非公共局域网的子网。由于这些子网是非公开的，因此任何人都可以出于任何目的使用它们。共有三个这样的子网：大、中和小。

以下三块IP地址是为他们预留的：

• 10.0.0.0—10.255.255.255
• 172.16.0.0—172.31.255.255
• 192.168.0.0—192.168.255.255

这些私有子网的 IP 地址有时称为“灰色”地址。

子网掩码

为了确定 IP 地址的哪些位表示主机号，哪些位表示子网号，使用了所谓的子网掩码。

假设您有一个以二进制形式编写的 IP 地址：

11110101 01010101 11111111 00000001

负责网络号的位标记为红色，负责主机号的位标记为绿色。是的，这也是可能的。没有硬绑定到字节。

子网掩码将被称为这样的数字，其中子网位将对应于 1，而主机位将对应于 0。先前地址的子网掩码示例：

11111111 11111111 11110000 00000000

所有子网位都相等1，所有主机位都相等0。

提取 IP 地址中的网络号和主机 ID 的示例：

子网掩码总是由一系列连续的 1 组成，从掩码的最左边的位开始，然后是一系列连续的 0，总共为 bits 32。

子网掩码可以定义为地址中表示网络号的位数（值为“ 1”的位数）。例如，“ 8-bit mask”是一个掩码，其中8位为 1，其余24位为 0。

子网掩码以点分十进制表示法书写，就像 IP 地址一样。以下示例显示了8-bit、16-bit和子网掩码的二进制24-bit和十进制表示法。29-bit

子网掩码：

3.3 DHCP

在本地网络内部，既可以有静态 IP 地址，也可以有动态 IP 地址。系统管理员可以为计算机分配静态地址。动态的使用DHCP服务自动分配给计算机。

动态主机配置协议(DHCP) 是一种应用协议，它允许网络设备自动获取 IP 地址和在 TCP/IP 网络上运行所需的其他参数。

计算机启动后，操作系统访问 DHCP 服务器（通常内置于路由器中）并从中接收 IP 地址（和其他必要参数）。这避免了在网络上手动配置计算机。大多数本地网络都使用这种方法。

IP地址分配

DHCP协议提供了三种分配IP地址的方式：

手动分发。在这种方法中，网络管理员将每台计算机的硬件地址（MAC 地址）映射到一个特定的 IP 地址。事实上，这种地址分配方法与手动配置每台计算机的不同之处仅在于地址信息集中存储（在 DHCP 服务器上），因此在必要时更容易更改。

自动分配。使用这种方法，每台计算机都会从管理员定义的范围内分配一个任意的免费 IP 地址，以供永久使用。

动态分布。这种方法类似于自动分配，不同的是地址是给计算机的，不是永久使用的，而是在一定时期内使用的。这称为地址租约。租约到期后，IP 地址再次被认为是免费的，客户端有义务请求一个新的（但是，结果可能是一样的）。此外，客户本人可以拒绝收到的地址。

当新地址分配给客户端计算机时，高级 DHCP 服务能够自动更新对应于客户端计算机的 DNS 记录。当您有一个使用内部 DNS 作为服务器和计算机名称的大型公司网络时，这会很有用。

DHCP 选项

除了 IP 地址，DHCP 还可以为客户端提供正常网络操作所需的附加参数。这些选项称为 DHCP 选项。有很多，但你只需要知道其中的几个。

一些最常用的选项是：

• 默认路由器 IP 地址；
• 子网掩码;
• DNS 服务器地址；
• DNS 域名。

3.4 本地主机和 127.0.0.1

了解几个有用的 IP 地址。例如，路由器的 IP 地址。另一个有用的 IP 地址是127.0.0.1.现在我们将更详细地讨论它。

什么是 127.0.0.1？

IP 地址127.0.0.1称为环回地址，但您可以将其视为localhost。当您将浏览器指向 时127.0.0.1，它会尝试连接到您正在使用的计算机。当您想连接到计算机上的服务器时，这很方便。

127.0.0.1在IP地址中是特殊的。通常，IP 地址对于本地网络和 Internet 上的每台计算机都是唯一的。但是，无论如何，127.0.0.1它始终指向您当前使用的计算机。

例如，您在工作计算机上设置了一个服务器，您可以通过127.0.0.1在工作中的浏览器中键入来连接到它。但是，当您回到家并输入 时127.0.0.1，您将连接到您的家用计算机。要连接到工作计算机，您将需要其公共 IP 地址。

什么是本地主机？

localhost其实就是一个域名，和localhost没有什么127.0.0.1.特别的区别127.0.0.1。你可以这样写，那样写，随你喜欢。

您可以将 localhost 视为地址的“名称” 127.0.0.1，就像“www.google.com”是 Google IP 地址的“名称”一样。但是，当您访问 www.google.com 时，它必须通过 DNS 服务器，以便您的计算机可以确定哪个 IP 地址与该名称匹配。

Localhost 不需要 DNS 服务器，因为您的计算机已经知道您要连接到它。这样即使您没有互联网连接也可以使用本地主机。