目錄

一、概念

?編輯?二、網際層和數據鏈路層的關系?

三、IP地址的基礎認識

四、IP地址的分類

五、無分類地址CIDR?

六、子網掩碼

七、為什么要分離網絡號和主機號?

八、公有IP和私有IP?

?編輯?九、IP地址與路由控制

十、IP分片和重組?

十一、IPv6?

十二、IP協議相關技術

?1、DNS

?2、 ARP

3、DHCP

4、NAT

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一、概念

TCP是進程與進程之間的

進程是跑在主機上的，所以我們也要知道主機地址，網際層是解決主機與主機之間的通信

IP的作用：在復雜的網絡環境中把數據包發給最終的目標主機

?二、網際層和數據鏈路層的關系?

IP（網絡層）和MAC（數據鏈路層）之間的區別和關系：

1. IP的作用是主機之間的通信。
2. MAC的作用是實現「直連」的兩個設備之間通信，比如主機C與左下路由器。
3. IP負責在「沒有直連」的兩個網絡之間進行通信傳輸，比如主機C和主機B。

每一個網絡設備都有唯一的MAC物理地址

三、IP地址的基礎認識

IP地址（IPv4地址）采用32位正整數來表示，IP地址在計算機上是以二進制的方式處理的

為了方便記憶，采用點分十進制標記方式，分為4組，8位一組，用「.」隔開，再將每組轉換為十進制

那么IP地址的最大值也就是2的32次方，也就是允許最多43億個設備連接

實際上現實中IP不是根據主機來分配的，而是網卡，像服務器、路由器就不止一個網卡，也就是2個以上的IP地址

四、IP地址的分類

A、B、C、D、E的分類可以根據前面的0、1分類

（1） 對于A、B、C類主要分為兩個部分，分別是網絡號和主機號

最大主機個數就要看主機位數，比如C類8位，所以C類的最大主機數：

減去2是因為有兩個特殊的地址：全0和全1地址

?（2）對于D、E類

D、E類是沒有主機號的，所以不可用于主機IP，D類適合多播，E類預留使用

五、無分類地址CIDR?

32位地址之間被分為了網絡號+主機號

表示形式a.b.c.d/x，/x之前的屬于網絡號，x的范圍是0~32，比如10.100.122.2/24，/24表示前24位是網絡號，后面8位是主機號

六、子網掩碼

還有一種劃分網絡號和主機號的方式：子網掩碼?

子網掩碼：掩蓋掉主機號，剩余的就是網絡號

IP地址+子網掩碼——AND運算——>網絡號

七、為什么要分離網絡號和主機號?

兩臺設備之間要通信，首先要看是不是在同一個廣播內，也就是網絡地址是不是相同，如果相同就可以發送數據包到目標主機，

八、公有IP和私有IP?

在A、B、C類是分有公有IP和私有IP的，私有IP是可以重復的

平時在家里、學校、公司這種用的IP地址，只允許內部訪問就是私有IP

?九、IP地址與路由控制

路由控制：

1. ??路由表（Routing Table）??：每個路由器或主機維護一張表，記錄“目標網絡”和“下一跳”的對應關系。例如：目標網絡：203.0.113.0/24 → 下一跳：192.168.1.1
2. ??路由選擇算法??：根據跳數、帶寬、延遲等指標選擇最優路徑（如OSPF、BGP協議）。
3. ??默認網關（Default Gateway）??：當目標IP不在本地網絡時，數據包會發送到默認網關（通常是路由器）。

IP地址??：邏輯尋址的核心，確保數據包能跨網絡到達目標主機。

??路由控制??：IP網絡的“導航系統”，通過路由表和協議動態選擇路徑。

兩者協作實現互聯網通信：IP決定“最終去哪”，路由決定“怎么走”。

路由表和轉換表：

??特性??	??路由表??	??轉換表??
??所屬層??	網絡層（IP層）	跨層（NAT在傳輸層，ARP在鏈路層）
??功能??	選擇數據包的傳輸路徑	轉換地址或協議（如IP地址 ? MAC地址、 私有IP ? 公有IP、域名 ? IP地址）
??是否改地址??	不修改IP地址	可能修改IP/MAC/端口
??典型應用??	路由器、三層交換機	NAT網關、ARP緩存、DNS解析

十、IP分片和重組?

IP分片 ?
當IP層收到要發送的數據時，若數據長度超過網絡的最大傳輸單元（MTU），就會把這個IP數據包分割成若干個較小的分片，每個分片包含原數據包的部分數據、標識該分片屬于哪個原數據包的編號等信息，以便后續能重組。

IP重組 ?
數據包到達目的地主機后，主機的IP層會收集屬于同一個原始數據包的所有分片，依據分片里的編號等標識信息，把這些分片重新組合成原來完整的IP數據包，從而恢復出原始的數據內容。

十一、IPv6?

IPv6是IPv4的升級版本，旨在解決IPv4地址枯竭問題，并提升網絡性能、安全性和擴展性。

關鍵對比??

??特性??	??IPv4??	??IPv6??
??地址長度??	32位（約42億個地址）	128位（約3.4×103?個地址）
??地址表示??	點分十進制（如?192.168.1.1）	冒號分隔十六進制（如?2001:0db8:85a3::8a2e:0370:7334）
??地址分配??	2011年已耗盡	近乎無限（地球每粒沙子可分到多個IP）
??安全性??	依賴附加協議（如IPSec）	原生支持IPSec加密
??配置方式??	手動或DHCP	支持自動配置（SLAAC）
??分片處理??	由路由器和主機分片	僅允許發送端分片

十二、IP協議相關技術

?1、DNS

域名解析為ip地址，只指路不帶路

?2、 ARP

在局域網（LAN）中，將??IP地址??解析為對應的??MAC地址??，實現數據鏈路層通信

解析方式：通過ARP廣播詢問：“誰是?192.168.1.2？請告訴我你的MAC地址！”

可以通過ARP協議得到下一跳的MAC地址

3、DHCP

動態主機配置協議，采用UDP廣播通信

自動為設備分配IP地址、子網掩碼、網關、DNS等網絡參數，避免手動配置。

工作流程（DORA過程）??

1. ??Discover??：客戶端廣播“我需要IP地址！”（目標IP=255.255.255.255）。
2. ??Offer??：DHCP服務器響應“可用IP是?192.168.1.100，租期24小時”。
3. ??Request??：客戶端確認“我要用這個IP”。
4. ??Acknowledge??：服務器最終確認分配

如果不是在同一個局域網下，路由器不會轉發廣播包，難不成每個網絡都要配DHCP？其實不是，只需要中繼代理

對于不同網段的IP地址由同一個DHCP服務器統一管理

4、NAT

網絡地址轉換

將私有IP（如?192.168.1.100）轉換為公有IP（如?203.0.113.5），解決IPv4地址不足問題

工作流程：

1. 內網主機（192.168.1.100）訪問公網服務器（如Google）。
2. 路由器將源IP替換為公網IP（203.0.113.5），并分配臨時端口（60000）。
3. 服務器響應返回到?203.0.113.5:60000，路由器根據NAT表轉發回內網主機。