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一.ip地址
1.1. 什么是IP地址
1.查看本机的 IP 和 MAC 地址
2.MAC地址
- MAC地址(称为物理地址),是硬件设备(计算机/手机)等唯一标识。
- MAC地址对应于OSI参考模型的第二层数据链路层,交换机维护着计算机MAC地址和自身端口的数据库。
- MAC地址采用十六进制数表示,长度是6个字节(48位),分为前24位和后24位。 7C-67-A2-32-C1-75
- 前24位叫做组织唯一标志符(OUI),是由IEEE的注册管理机构给不同厂家分配的代码,区分了不同的厂家。
- 后24位是由厂家自己分配的,称为扩展标识符,同一个厂家生产的网卡中MAC地址后24位是不同的。
3.IP地址说明
- IP地址缩写为IP Adress,是一种在Internet上的给主机统一编址的地址格式,也称为网络协议(IP协议)地址。
- 它为互联网上的每一个网络和每一台主机分配一个逻辑地址,常见的IP地址,分为IPv4与IPv6两大类
- 当前广泛应用的是IPv4,目前IPv4几乎耗尽,下一阶段必然会进行版本升级到IPv6;
1.2. IP地址划分
1.IP地址格式
- IP地址(IPv4)由32位二进制数组成,分为4段(4个字节),每一段为8位二进制数
- 每一段8位二进制,中间使用英文的标点符号“.”隔开
- 由于二进制数太长,为了便于记忆和识别,把每一段8位二进制数转成十进制,大小为0至255。
- IP地址的这种表示法叫做“点分十进制表示法”。
- IP地址表示为:xxx.xxx.xxx.xxx(举个栗子:192.168.1.1 就是一个IP地址的表示。)
2.二进制十进制换算
3.IP地址组成
- 计算机的IP地址由两部分组成,一部分为网络标识,一部分为主机标识,
- 同一网段内的计算机网络部分相同,主机部分不同同时重复出现。
- 路由器连接不同网段,负责不同网段之间的数据转发,交换机连接的是同一网段的计算机。
- 通过设置网络地址和主机地址,在互相连接的整个网络中保证每台主机的IP地址不会互相重叠,即IP地址具有了唯一性。
'''192.168.1.0/24 (192.168.1.1 255.255.255.0)'''
# 1. 此网段包含地址范围
192.168.1.0 ~ 192.168.1.255
# 2.网段中第一个地址为“网络地址”和最后一个地址为“广播地址”不可用
网络地址: 192.168.1.0
广播地址: 192.168.1.255
# 3.可用ip范围
192.168.1.1 ~ 192.168.1.254
1.3. IP地址分类
1.IP地址分类详解
IP地址分A、B、C、D、E五类,其中A、B、C这三类是比较常用的IP地址,D、E类为特殊地址。
- **A类地址范围:**1.0.0.0 - 126.255.255.255 (A类网络默认子网掩码为255.0.0.0,也可写作/8)
- **B类地址范围:**128.0.0.0 - 191.255.255.255 (B类网络默认子网掩码为255.255.0.0,也可写作/16)
- **C类地址范围:**192.0.0.0 - 223.255.255.255 (C类网络默认子网掩码为255.255.255.0,也可写作/24)
- **D类地址范围:**224.0.0.0 - 239.255.255.255 (D类地址用于组播)
- **E类地址范围:**240.0.0.0 - 255.255.255.255 (E类地址用于Internet试验和开发)
2.公网IP
- 公有地址分配和管理由Inter NIC(因特网信息中心)负责
- 各级ISP使用的公网地址都需要向Inter NIC提出申请,由NIC统一发放,这样就能确保地址块不冲突
3.私网IP
- 创建IP寻址方案的人也创建了私网IP地址
- 这些地址可以被用于私有网络,在Internet没有这些IP地址,Internet上的路由器也没有到私有网络的路由表
A类: 10.0.0.0 255.0.0.0 # 保留了1个A类网络
B类: 172.16.0.0 255.255.0.0~172.31.0.0 255.255.0.0 # 保留了16个B类网络
C类: 192.168.0.0 255.255.255.0~192.168.255.0 255.255.255.0 # 保留了256个C类网络
二. DNS协议
1.为什么需要DNS解析域名为IP地址?
- DNS作用: 将域名解析成ip地址
- 网络通讯大部分是基于TCP/IP的,而TCP/IP是基于IP地址的,所以计算机在网络上进行通讯时只能识别如“202.96.134.133”之类的IP地址,而不能认识域名。
- 我们无法记住10个以上IP地址的网站,所以我们访问网站时,更多的是在浏览器地址栏中输入域名,就能看到所需要的页面,
- 这是因为有一个叫“DNS服务器”的计算机自动把我们的域名“翻译”成了相应的IP地址,然后调出IP地址所对应的网页。
2.dns域名解析大致过程如图
- 浏览器先检查本地缓存,如果有,解析结束。
- 然后查询本地 “C:\Windows\System32\drivers\etc\hosts” hosts记录,如果有,解析结束。
- 如果任然没有命中,才会去查询网络中配置的dns服务器,比如上图中的 8.8.8.8。
三. ARP协议
1.什么是ARP协议?
- ARP作用: 实质是一张表,存放 IP地址与MAC地址对应关系
- 网络设备有数据要发送给另一台网络设备时,必须要知道对方的网络层地址(即IP地址)。
- IP地址由网络层来提供,但是仅有IP地址是不够的,IP数据报文必须封装成帧才能通过数据链路进行发送。
- 数据帧必须要包含目的MAC地址,因此发送端还必须获取到目的MAC地址。
2.查看本地ARP缓存
3.ARP协议原理
- ARP协议工作在数据链路层,也就是我们我们的二层交换机那一层
- 比如我的电脑ip 是 192.168.1.100 要与 192.168.1.1 通信,但是二层设备无法通过ip地址访问,只认识 MAC地址
- 此时我的电脑就会发送 ARP广播报文,所有连接到这台交换机的主机都能收到: “谁是 192.168.1.1 请回话给 192.168.1.100”
四. DHCP协议
1.DNS作用
- DHCP(动态主机配置协议)是一个局域网的网络协议,常被应用在大型的局域网络环境中。
- 指的是由服务器控制一段lP地址范围,客户机登录服务器时就可以自动获得服务器分配的lP地址和子网掩码。
2.DHCP原理简析
第一个阶段为发现阶段:
- 当 DHCP 客户端第一次登录网络的时候,也就是客户发现本机上没有任何 IP 地址设定,它会向网络发出一个 DHCP DISCOVER报文。因为客户端还不知道自己属于哪一个网络,所以报文的源Ip为 0.0.0.0 ,而目的地址则为 255.255.255.255,然后再附上 DHCP discover 的信息,向网络进行广播。一般情况下,DHCP discover 的等待时间预设为 1秒,也就是当客户端将第一个 DHCP discover 封包送出去之后,在 1 秒之内没有得到响应的话,就会进行第二次 DHCPdiscover 广播。若一直得不到响应的情况下,客户端一共会有四次 DHCP discover 广播,如果都没有得到 DHCP服务器的响应,客户端则会显示错误信息,宣告 DHCP discover 的失败。之后,客服端会继续在 5 分钟之后再重复一次 DHCPdiscover 的过程。
第二个阶段为提供阶段:
该网络中的dhcp服务器受到discover报文后,都会做出响应:服务器首先会查找绑定的租约信息,主要分成两种情况考虑:
- 1)该客户对应的租约已存在且未被再次分配(包括租约到期和未到期的租约),则直接分配已记录的地址信息
- 2)该客户对应的租约不存在,则从对应的地址池中查找,该处地址池应该有个前提条件,就是可用的地址池,应当和接收口的IP为同一网段,或同giaddr字段同一网段,否则也无法分配,从尚未出租的IP地址中挑选一个最前面的Ip地址连同其它的参数设定,响应给客户端一个DHCP OFFER 报文。由于客户端在开始的时候还没有 IP 地址,所以在其 DHCP discover 封包内会带有其 MAC地址信息,offer报文就根据mac地址来单播发送给客服端的。
- 3)RFC上有一种情况,就是discover中带有request address的情况,若带有该字段,则直接分配该地址,前提是该地址未被占用.占用的话应该会重新查找一个新的可用地址.怎么确定这个ip地址在网络中没有被别人占用呢,我司采取的做法是服务器ping所要提供的ip地址,默认是ping2个报文,若是没有回复DHCP服务器就向主机发送DHCPOFFER单播数据包,包含IP地址、MAC地址、域名信息以及地址租期;但是DHCP服务DHCPOFFER中指定的地址不一定为最终分配的地址,通常情况下,DHCP服务器会保留该地址直到客户端发出正式请求。
第三个阶段为选择阶段:
- DHCP客户端可以接收到多个DHCP服务器的DHCPOFFER数据包,但只会挑选其中一个 DHCPoffer,通常只接受收到的第一个DHCPOFFER数据包。并且会向网络发送一个DHCP request广播报文,告诉所有 DHCP服务器它将指定接受哪一台服务器提供的 IP 地址。 这样其他的服务器就会释放之前预分配给客户端的IP地址。同时,客户端还会向网络发送一个ARP 报文,查询网络上面有没有其它设备使用该 IP 地址;如果发现该 IP 已经被占用,客户端则会送出一个 DHCPDECLIENT报文给 DHCP 服务器,拒绝接受其 DHCP offer ,并重新发送 DHCP discover 信息。
第四个阶段为确认阶段:
- 当DHCP Server收到DHCP Client发送的DHCP Request后,确认要为该DHCP Client提供的IP地址后,便向该DHCP Client响应一个包含该IP地址以及其他Option的报文,来告诉DHCP Client可以使用该IP地址了。然后DHCP Client即可以将该IP地址与网卡绑定。另外其他DHCP Server都将收回自己之前为DHCP Client提供的IP地址。
重新登入:
- 当DHCP Client重新登录后,发送一个以前的DHCP Server分配的IP地址信息的DHCP Request报文,当DHCP Server收到该请求后,会尝试让DHCP客户端继续使用该IP地址。并回答一个ACK报文。
- 如果该IP地址无法再次分配给该DHCP Client后,DHCP回复一个NAK报文,当DHCPClient收到该NAK报文后,会重新发送DHCP Discovery报文来重新获取IP地址。
更新租约:
- DHCP服务器向DHCP客户机出租的IP地址一般都有一个租借期限,期满后DHCP服务器便会收回出租的IP地址。
- 如果DHCP客户机要延长其IP租约,则必须更新其IP租约。DHCP客户机启动时和IP租约期限过一半时,DHCP客户机都会自动向DHCP服务器发送更新其IP租约的信息。
转载:https://blog.csdn.net/longlong6682/article/details/104882659
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