网络协议01：基本概念、MAC地址、IP地址、子网划分、超网开启掘金成长之旅！这是我参与「掘金日新计划 · 12 月更文

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学习网络协议笔记

互联网（internet）
为什么要学习网络协议
客户端-服务器
跨平台的原理（Java、C++）
网络互连模型（OSI参考模型）
计算机之间的通信基础
计算机之间的连接方式 - 网线直连
计算机之间的连接方式 - 同轴电缆(Coaxial)
计算机之间的连接方式 - 集线器(Hub)
计算机之间的连接方式 - 网桥（Bridge）
计算机之间的连接方式 - 交换机（Switch）
计算机之间的连接方式 - 路由器（Router）

Cisco Packet Tracer 软件快捷键及使用方式汇总

n：创建注释

del：删除某个组件

esc：切换到选中模式

设置中勾选在逻辑工作区总是显示端口标签

一定要保证所有的连线上的标志都是绿色的，可以手动切换实时和仿真模式

端口需要勾选 开

路由器需要设置网关地址

1.互联网（ `internet` ）

数据是如何从一个设备传递到另一个设备的？答：网络协议

2.为什么要学习网络协议

互联网、移动互联网、物联网，都离不开网络协议：

最常用的网络协议：HTTP 协议
为了满足各种需求，有各式各样的网络协议（ HTTPS、SMTP、MQTT、RTMP 等）【特定的场景下使用特定的协议会事半功倍，效率更高】

重点：网络协议方面的面试题目近年来要求提高了：

TCP 和 UDP 的区别？说一下它们的报文格式？
TCP 的流量控制和和拥塞控制？TCP 如何实现可靠性传输？
为什么连接是 3 次握手，关闭是 4 次挥手？
7 层模型与 4 层模型的区别？每一层的作用是什么？
交换机与路由器的区别？

3.客户端-服务器

端口号：类似营业厅的办事窗口(用来提供网络服务的，具有监听作用；比如客户端将请求发往服务器的 80 号端口，服务器上有一个运行着的软件始终监听 80 号端口，比如 Java 程序，会执行查询数据库等操作，最终将数据返回给客户端)。【微服务的每个服务占用一个端口，对外提供服务】

Tomcat 也是由 Java 来开发的，所以需要运行在 JVM 上。

在某个端口上跑服务器软件Tomcat，Tomcat部署开发人员的 Java代码。

4.跨平台的原理（Java、C++）

Java 跨平台的原理：

解释型语言跨平台的原理与 Java 类似：例如 JavaScript，甚至不需要经过编译，有浏览器即可解析 【字节码文件，对于操作系统而言不是可执行文件，JVM即 Java 虚拟机；通过 JVM 将字节码文件转化为机器指令 01 串执行】

C++ 跨平台的原理：使用平台相关的编译器生成对应平台的可执行文件 【跨平台，编译多次】C/C++ 编译之后可以直接生成平台对应的可执行文件，操作系统可以直接将文件加载入内存并运行。PE[Portable Exectable] 编译多次

同一个端口下面部署多个项目，例如 80 号端口下面运行着服务器软件，服务器软件里面可以同时运行多个程序，如QQ，微信，王者荣耀等。

服务器软件占用某个端口，监听端口的数据流通，返回数据也是通过这个端口将数据输出。

tomcat中就相当于访问到了Web文件夹。

5.网络互连模型（OSI参考模型）

什么是协议？为什么要有协议？

协议就是通用的标准。【为了统一，如同一客户端给不同的服务器发出请求，发送的内容应该是相同的】如果没有一个国际通用的标准，那么各大公司按照自己的标准来，相互之间的交互就会很麻烦。比如我编写的代码在微软的服务器可以运行，但是要在苹果的服务器运行又需要重新编写…
收发双方有一个共同的标准，能够有效沟通。

为了更好地促进互联网络的研究和发展，国际标准化组织 ISO 在 1985 年制定了网络互连模型 OSI 参考模型( Open System Interconnect Reference Model )，具有 7 层结构。

实际上 OSI参考模型(7层) 更偏理论，而 TCP/IP 协议(4层) 在才是在实际中使用的协议，而为了研究和学习计算机网络，又常将之划分为 5层。

请求过程：不管什么协议都是经过下列的 包装 + 解包 的过程。

6. 计算机之间的通信基础

要想进行通信，网卡负责接收数据

1、需要得知对方的 IP地址 【首先需要知道对方的 IP 地址，根据 IP 地址解析得到 MAC 地址】

2、最终是根据 MAC地址（网卡地址），输送数据到网卡，被网卡接收【网卡接收数据，并将数据传递给上一层】

如果网卡发现数据的目标 MAC 地址 是自己，就会将数据传递给上一层进行处理【目标就是自己】
如果网卡发现数据的目标 MAC 地址 不是自己，就会将数据丢弃，不会传递给上一层【目标不是自己】

6.1 计算机之间的连接方式 - 网线直连

桌面，命令提示符看能不能 ping 通

192.168.1.10 和 192.168.2.11 不在同一个网段，无法直接 ping 通，需要路由器，路由器负责连接两个不同的网段。

判断是否连通有两种方式：

在主机的命令提示符中使用 ping 命令
点击仿真，发包并播放观察，相当于是一步一步来的，断点调试模式。

不在同一个网段是不能直接 ping 通的，而是需要路由器，路由器用来连接不同的网段。

ping 的时候走的就是 ICMP 协议

需要用 交叉线（不是直通线）

相同设备之间使用的是 交叉线
不同设备之间使用的是 直通线

ARP 协议的作用：已知 IP 地址，通过广播获取 MAC 地址。(因为数据是通过网卡(MAC)来接收的，广播要在同一个网段中才能传播)【ARP是有缓存的，ping 命令实际上就是使用的 ICMP 协议，在ICMP 之前会先走 ARP 协议(广播)来获取 MAC 地址】就是广播，跟我连着的我都发送出去，广播是在同一个网段中传播的，不同的网段是隔绝广播的。

为什么下面出现 3 个 ARP 包，实际上是 一次完整的发送请求，接收响应的过程。【看当前设备：最开始在计算机 0，然后计算机 0 将数据发送给计算机 1，最后计算机 1 将数据发送给计算机 0，也就是自己的 MAC 地址】

刚开始时主机 192.168.1.20 和主机 192.168.1.21 不知道对方的 MAC 地址，因此需要通过 ARP 协议【广播，即计算机 0 相连的都发数据出去，广播是在同一个网段(使用子网掩码确定)中传播的，发广播的目的是获取对方的 MAC 地址】来获取 MAC 地址。

MAC 地址是 FFFF.FFFF.FFFF 全 1 的代表这是一个广播地址，同一个网段的网卡都能接收到。

小结：

ping 命令使用的是 ICMP协议，前提是需要知道对方的 IP地址，最终是根据 MAC地址 输送数据到 网卡，被 网卡 接收。
当不知道对方 MAC地址 时，使用 ARP协议，进行 广播。
广播 只在同一个 网段 中传播，目的是获取 MAC地址，给所有连接设备发 广播，询问对应 IP地址 下的 MAC地址。
ARP协议 的广播中，目标 MAC地址 为 FFFF.FFFF.FFFF。即 16 进制MAC地址，换算二进制全是 1。
全是 1 的MAC地址，代表广播，表示在同一个网段的所有连接设备都能接收 (ping通)。
ARP协议是有缓存的，当下次再ping的时候，就不需要重新去获取MAC地址了，而是直接执行ICMP协议。

6.2 计算机之间的连接方式 - 同轴电缆( `Coaxial` )

缺点:

半双工通信 : 同一时刻只能发送或者接收数据(不能同时接收, 同时发送)

半双工通信：同一时间只允许一方发送数据。终结电阻：吸收信号，避免又被弹回来。
容易冲突【给每台设备都发一遍】电缆两个方向同时又数据汇入时，会发生冲突。
不安全数据不会单向走入对应的计算机，而是向所有设备发送数据【本来不是给我的，但是我也可以抓包获取数据】
注意：同轴电缆只要有一个地方线断了，整个线路都瘫痪了。

6.3 计算机之间的连接方式 - 集线器( `Hub` )

相当于同轴电缆的升级版。

集线器也需要相同网段才能够通信

集线器相比同轴电缆唯一的优点就是：哪怕连着集线器的某一个设备中间线路出问题，不会影响到连着集线器的其他设备。

缺点: 获取MAC地址的时候, 会给相同网段的所有设备都发ARP协议(造成广播风暴), 获取MAC, 通过ICMP发送数据包也会给所有的设备发送, 这样会占用 带宽

集线器没有智商，没有记忆，跟它连着的都会发过去【广播发送】

集线器-16437047422751.gif

计算机 0 ( 192.168.1.10 ) 想要发送数据给计算机 2 ( 192.168.1.12 )，集线器会将数据进行广播，即将数据同时发给计算机 1 和计算机 2，计算机 1 发现 IP 地址不匹配（表现为出现一个红色的叉），计算机 2 发现 IP 地址匹配，将 MAC 地址发送给集线器，集线器收到之后将计算机 2 的 MAC 地址数据同时发送给计算机 0 和计算机 1【还是一个广播】，计算机 1 收到后发现 IP 地址不匹配，直接丢弃。计算机 0 成功获取计算机 2 的 MAC 地址，ARP 协议执行完成，下面开始进行真正的发包阶段。

ping ICMP 这次发送的时候包含目标的 MAC 地址，但是由于集线器没有智商(没有之前的记录)，因此还是广播发送，计算机 1 收到发现 MAC 地址不匹配，直接丢弃。计算机 2 收到发现 MAC 地址匹配，进行相关操作后将数据发送给集线器，集线器还是会将数据同时发送给计算机 0 和计算机 1，计算机 1 收到后直接丢弃。计算机0收到返回的数据。

可以看出集线器对于每次数据交换都是使用的广播，这样造成了极大的浪费。

arp -a 可以查看当前计算机缓存的 MAC 地址。

跨集线器-16437071591192.gif

相同设备之间都是用的交叉线进行连接，不同设备直接使用直通线进行连接。

如果有1000多台设备使用集线器连接起来，如果从一台主机发送给另外一台主机，ARP的时候给每个都发一遍，ICMP的时候又给每个都发送一遍，占用带宽。设备越多效率越低。

6.4 计算机之间的连接方式 - 网桥（ `Bridge` ）

有记忆，接口 MAC 地址

网桥的左边有计算机 6 的 MAC 地址【网桥记录左边有计算机 6】

网桥的右边有计算机 2 的 MAC 地址给存下来

通过 ARP 协议得到 MAC 地址之后通过 ICMP 协议 ping

计算机6 ping 计算机 7的全过程分析：

首先是ARP协议：

计算机6ARP先到集线器1，集线器1同时给计算机7、计算机8和网桥，网桥记录计算机6在自己的左边(因为发送的包里面有源MAC地址)，然后发送给集线器0，集线器0广播给计算机1、2、3，IP地址不匹配都直接丢弃，同理计算机8也直接丢弃，计算机7匹配成功发送数据包给集线器1，集线器1广播发送给计算机6，计算机8和网桥，由于这次数据传输的目的地址是计算机6，而网桥已经知道了计算机6在自己的左边，因此不会让数据继续发往右边。同时由于发送数据里面有源MAC地址，因此网桥也知道了自己的左边有计算机7的MAC地址。

下一次继续发的时候知道了计算机6和计算机7都在网桥的左边，因此不会发到网桥的另一边。【即ARP阶段可以判断出计算机6和计算机7都在网桥的左边，ICMP的时候数据包都会被隔离在左边】

STP 生成树协议 Spainning Tree DTP协议？

所谓隔绝冲突域是通过：记录设备的 MAC 地址在左还是在右。【那么网桥两边的可以同时通信了】

例如，6 向 7 发数据包，当 6 发出请求 ARP 广播时，网桥会记录 6 的 MAC 地址在左；当 7 发出响应 ARP 广播时，网桥会记录 7 的 MAC 地址在左。

left： 6的 MAC 地址
right： 2 的 MAC 地址
left： 7 的 MAC 地址

当计算机 6 再向计算机 7 发送数据包的时候，发现 7 在自己的左边，就不会让数据包过去了，数据不会去网桥的另外一边。

网桥-16437091150733.gif

使用网桥之后就可以隔绝冲突域，但是网桥只有两个口

同一边的还是无法隔绝，所以交换机就来了

6.5 计算机之间的连接方式 - 交换机（ `Switch` ）

集线器 + 网桥的功能 = 交换机
交换机直接连接计算机, 每个接口都记录了计算机的MAC地址 (第一次还是通过广播, 交换机学习到同一网段中所有计算机的MAC地址)
交换机会记录每个端口的MAC地址

相当于一个多口的网桥，升级版的网桥，有好多的接口，可以学习每个接口的 MAC 地址，不是的就不发了。就是每个接口都能记住对应的 MAC 地址。

交换机有记忆功能

会学习每个接口的 MAC 地址，当再次发送的时候，不会发送给地址不符合的接口

同一个网段就能广播

计算机0 ping计算机4，首先交换机广播给计算机1、2、4，计算机1、2直接丢弃，计算机4返回并且由于交换机记住了接口和计算机0MAC地址的对应关系，因此不会广播，而是直接将数据包发送给计算机0，同时交换机记录了计算机4和接口的对应关系。

进行ICMP的时候，计算机0可以通过交换机直接将数据包发送给计算机4而不会广播，因为交换机已经知道计算机4在哪了。

若全球所有设备都用交换机连接：

他们必然处于同一网段，因此 IP 地址可能会不够用
即使使用交换机，第一次发送数据包仍然需要 ARP 广播，耗费大量时间。
形成广播风暴，只要有一个设备发送 ARP 广播，全球设备都能收到【ARP 找 MAC 地址】

6.6 计算机之间的连接方式 - 路由器（ `Router` ）

跨网段通信, 连接不同网段的计算机

交换机，集线器连接的所有设备都在同一个网段，在同一个广播域

网桥：隔绝冲突域

交换机：把不同的设备放到同一个网段

路由器：隔绝广播域(不同网段)，在同一个网段中才能广播

中间必须是路由器，如果是交换机的话，两边就不通了，因为交换机必须是同一个网段的。所以中间需要使用路由器。

配置网关：

每个交换机组成的计算机通信, 相当于一个局域网。多个局域网(不同网段)之间通信使用网关, 路由器中包含了网关, 所以一般通过路由器来解决不同网段之间通信, (网关接口要和不同的局域网中的ip地址要在同一网段)

主机发数据之前，首先会判断目标IP地址跟我是否在同一个网段

上图流程 : 比如 192.168.3.10 给 192.168.4.11 发数据, 因为此时是不同网段所以通信要使用路由器

同一网段通信, 3.10首先发送到交换机1, 通过ARP广播, 会广播到3.11, 但是不会通过路由器(因为路由器会根据目标ip来判断)
不同网段通信, 3.10发送到交换机1, 通过ARP广播, 广播到路由器的4.1网关端口, 然后该网关再发送给交换机2, 通过ARP广播来获取4.11的MAC地址; 然后进行数据的传输

主机发数据之前，首先会判断目标主机的IP地址跟它是否在同一个网段

在同一个网段：ARP、通过交换机/集线器传递数据

不在同一个网段：通过路由器转发数据

主机先发送ARP到路由器网关，确定网关MAC地址(路由器网关要和发送主机在同一网段)。

主机发送数据给网关，网关再决定出口是哪个网关。

在出口网关发送ARP，以确认接收方MAC地址。

最后出口网关将数据发送给接收方。

网关（GateWay）：如果想跨网段发送数据，就需要使用网关，左边一个网段，右边一个网段。路由器的接口有一个网关，左边的网关为左边的局域网服务(与左边同一网段)，右边的网关为右边的局域网服务(与右边同一网段)。来到网关之后就具备了跨网段传输的能力。

平常生活中 192.168.0.1 就是配置网关。

不在同一个网段，一定需要走路由器，因此先拿到网关的mac地址。有192.168.4.1网关将数据给192.168.4.11，再来一次ARP广播获取mac地址，icmp发送数据包。

中间放一个路由器两边必须是不同的网段，如果两边是相同的网段是发不过去的。

主机在发数据之前，首先会判断目标主机的 IP 地址跟它是否在同一个网段：

在同一个网段：ARP 广播、通过 交换机/集线器 传递数据
不在同一个网段：通过路由器转发数据
网关( Gateway) 【有 MAC 地址和 IP 地址】

网线直连、同轴电缆、集线器、网桥、交换机

连接的设备必须在同一网段
连接的设备处在同一广播域

路由器

可以在不同网段之间转发数据
隔绝广播域 【广播只会在自己的局域网里面发】

计算机2往计算机5发送的时候首先发网关 ARP 协议

总结

网线直连, 同轴电缆, 集线器, 网桥, 交换机
- 连接的设备必须在同一网段
- 连接的设备处在同一广播域
路由器
- 可以在不同网段之间转发数据
- 隔绝广播域
  - 不同网段之间的广播是发不过去的
主机发数据之前, 首先会判断目标主机的ip地址跟它是否在同一个网段
- 在同一个网段: ARP
- 不在同一个网段: 通过路由器转发数据

7. `MAC` 地址（40-55-82-0A-8C-6D）

ipconfig /all 进行查看

每个网卡都有一个 6字节(48bit) 的 MAC 地址 ( Media Access Control Address)。MAC 地址全球唯一，固化在网卡的 ROM 中，由 IEEE802 标准规定。

前 3 字节：OUI (Organizationally Unique Identifier)，组织唯一标识符 由 IEEE 的注册管理机构分配给厂商，标识哪个厂商生产的。
后 3 字节：网络接口标识符 由厂商自行分配

OUI 查询：可以根据 OUI 查询出对应的厂商

7.1 MAC地址的表示格式（Windows、Linux）

Windows 40-55-82-0A-8C-6D
Linux、Android、Mac、iOS（类Unix操作系统） 40:55:82:0A:8C:6D
Packet Tracer 4055.820A.8C6D
注：当 48 位全为 1 时，代表广播地址：FF-FF-FF-FF-FF-FF 此时表示没有目标 MAC 地址

7.2 MAC地址操作（`ipconfig /all`）

查看 MAC 地址：ipconfig /all

修改 MAC 地址：更改适配器选项-属性-配置-高级-网络地址（填写的时候需要把减号 - 去掉）

注：有时可以通过修改 MAC 地址蹭网。

7.3 MAC地址的获取（ `arp -a`）

当不知道对方主机的 MAC 地址时，可以通过发送 ARP 广播获取对方的 MAC 地址

获取成功后，会缓存 IP 地址、MAC 地址的映射信息，俗称：ARP缓存
通过 ARP 广播获取的 MAC 地址，属于 动态（dynamic）缓存 【通过某种协议动态学习到的】存储时间比较短（默认是2分钟），过期就自动删除

arp -a [主机地址]：查看 ARP 缓存 arp -a 就是查看所有的 arp -d [主机地址]：删除 ARP 缓存 arp -d 就是删除全部的 arp -s 主机地址 MAC地址：增加一条缓存信息（这是静态缓存，存储时间较久，不同系统的存储时间不同）

7.4 ARP（`Address Resolution Protocol`）

7.4.1 ARP (Address Resolution Protocol)，地址解析协议

作用：通过 IP 地址获取 MAC 地址

7.4.2 RARP (Reverse Address Resolution Protocol)，逆地址解析协议

使用与 ARP 相同的报头结构
作用与 ARP 相反，用于将 MAC 地址转换为 IP 地址
后来被 BOOTP、DHCP 所取代

7.5 ICMP（Internet Control Message Protocol）

ICMP (Internet Control Message Protocol)，互联网控制消息协议

IPv4 中的 ICMP 被称作 ICMPv4，IPv6 中的 ICMP 则被称作 ICMPv6
通常用于返回错误信息。比如 TTL 值过期、目的不可达
ICMP 的错误消息总是包括了源数据并返回给发送者

8. IP地址（127.0.0.1）

IP 地址 ( Internet Protocol Address )：互联网上的每一个主机都有一个 IP 地址

最初是 IPv4 版本，32bit（4字节），2019年11月25日，全球的IP地址已经用完
后面推出了 IPv6 版本，128bit（16字节）
我们在学习中讨论的都是 IPV4

IP地址的组成（网络ID + 主机ID）

IP地址 由2部分组成：网络标识（网络ID【在哪一个网段】）、主机标识（主机ID）

通过子网掩码（ subnet mask ）可以得知 网络ID 、主机ID

主机所在的网段 = 子网掩码 & IP地址

前面有多少个1就表示前面保留多少位数，后面有多少0表示全部不保留

例如：

IP地址：192.168.1.10
子网掩码：255.255.255.0

	1100 0000 . 1010 1000 . 0000 0001 . 0000 1010
&	1111 1111 . 1111 1111 . 1111 1111 . 0000 0000
----------------------------------------------------
	1100 0000 . 1010 1000 . 0000 0001 . 0000 0000

网段：192.168.1.0(注意0结尾的一般都表示网段，网关一般都是1)

网段是由子网掩码计算得出，只有 IP 地址无法得知网段。

IP地址：130.168.1.10
子网掩码：255.255.0.0
网段：130.168.0.0

该网段最多有 256*256-2 个IP地址
-2是因为: 全0用来表达一个网段,全1代表广播IP地址
网段和广播无法分配IP地址。

计算机和其他计算机通信前，会先判断目标主机和自己是否在同一网段：

同一网段：不需要由路由器进行转发
不同网段：交由路由器进行转发

IP地址的分类（A类、B类、C类、D类、E类）

注：判断 IP地址 的类别只要看第一部分即可。

只有 A\B\C 类地址才能分配给主机

主机 ID 为全0，表示主机所在的网段，如 192.168.1.0
主机 ID 为全1，表示主机所在网段的全部主机（广播），如 192.168.1.255 可以尝试用 ping 给某个网段的全部主机发数据

A类地址：默认子网掩码是 255.0.0.0

网络ID

0 不能用，127 作为保留网段。
其中 127.0.0.1 是 本地环回地址（ Loopback ），代表本机地址
可以分配给主机的第1部分的取值范围是：1~126

主机ID

第2、3、4部分的取值范围是：0~255
每个A类网络能容纳的最大主机数是： $256*256*256–2 = 2^{24}–2 = 16777214$

B类地址：默认子网掩码是 255.255.0.0

网络ID

第1部分的取值范围是：128~191
第2部分的取值范围是：0~255
网段的整体范围是 128.0~191.255

主机ID

第3、4部分的取值范围是：0~255
每个B类网络能容纳的最大主机数是： $256*256-2 = 2^{16}-2 = 65534$

C类地址：默认子网掩码是 255.255.255.0

目前用的最多的是 C类地址！

网络ID

第1部分的取值范围是：192~223
第2、3部分的取值范围都是：0~255
整体范围是 192.0.0~223.255.255

主机ID

第4部分的取值范围是：0~255
每个C类网络能容纳的最大主机数是： $256-2 = 254$

D类地址：没有子网掩码，用于多播（组播）地址

以 1110 开头，多播地址

第一部分取值范围是：224~239

E类地址：以 1111 开头，保留为今后使用

第一部分取值范围是：240~255

子网掩码的CIDR表示方法（192.168.1.100/24）

CIDR (Classless Inter-Domain Routing)，无类别域间路由

子网掩码的 CIDR 表示方法

192.168.1.100/24，代表子网掩码有24个1，也就是 255.255.255.0
123.210.100.200/16，代表子网掩码有16个1，也就是 255.255.0.0

计算工具：www.sojson.com/convert/sub…

9. 子网划分

9.1 为什么要进行子网划分？

如果需要让 200 台主机在同一个网段内，可以分配一个 C类网段，比如 192.168.1.0/24

共 254 个可用IP地址：192.168.1.1 ~ 192.168.1.254
多出 54 个空闲的 IP 地址，这种情况并不算浪费资源

如果需要让 500 台主机在同一个网段内，那就分配一个 B类网段，比如 191.100.0.0/16

共 65534 个可用 IP 地址：191.100.0.1 ~ 191.100.255.254
多出 65034 个空闲的 IP 地址，这种情况属于极大的浪费资源

如何尽量避免浪费IP地址资源？

合理进行 子网划分

9.2 子网划分

子网划分：借用主机位作子网位，划分出多个子网

等长子网划分：将一个网段等分成多个子网，每个子网的可用 IP 地址数量一样
变长子网划分：每个子网的可用 IP 地址数量可以是不一样的

子网划分器：www.ab126.com/web/3552.ht…

子网划分的步骤

确定子网的子网掩码长度
确定子网中第 1 个、最后 1 个主机可用的 IP 地址

9.3 等长子网划分 - C类子网划分（2、4、8等分）

例：

本来有一个C类网段: 192.168.0.0/24

划分成两个子网后:

A子网: 192.168.0.0/25 子网掩码: 255.255.255.128
可用IP地址: 192.168.0.1 ~ 192.168.0.126 共 126 个

B子网: 192.168.0.128/25 子网掩码: 255.255.255.128
可用IP地址: 192.168.0.129 ~ 192.168.0.254 共 126 个

等分成 2 个子网：

等分成 4 个子网：

等分成 4 个子网的广播地址：

等分成 8 个子网：

9.4 等长子网划分 - A、B类子网划分

B类子网划分：

A类子网划分：

10.172.168.20/24 是在 A 类地址中划分出来的子网段，注意判断A类B类只看前面的网络号，后面的都是在这个基础上进行子网划分。

9.5 子网划分实践

如此划分，他们还是属于同一个网段，可以直接 ping 通。

在这里插入图片描述

下面这样划分就不是一个网段了，它们分别属于 192.168.0.0 和 192.168.0.128 网段，需要用路由器并设置网关才可以 ping 通。

注：经过评论区老哥提醒，下图 192.168.0.129/25 和 192.168.0.1/25 写反了。。

在这里插入图片描述

变长子网划分

在这里插入图片描述

可以计算一下网络号

思考题：双方子网掩码不同，计算对方所处网段

问：下列两台计算机可以正常通信吗？

计算机0 ping计算机1的时候知道自己的ip地址，子网掩码，以及计算机1的ip地址，所以是根据这些信息来判断自己和计算机1是否在同一个网段中。也即计算自己的网段和计算机1在计算机0的子网掩码条件下的网段地址。

答：不可以。计算机0 想要发送数据包，先判断计算机1是否和自己处于同一个网段，计算网段的方法是：IP地址 & 子网掩码，计算机0判断计算机1的网段为 192.168.10.10 & 255.255.255.0 = 192.168.10.0【计算机0拿自己的子网掩码与计算机1的ip地址相与判断是否位于同一个网段】，而计算机0判断自身所处网段为 192.168.0.10 & 255.255.255.0 = 192.168.0.0，双方不处于同一网段，所以计算机0无法将数据包发给计算机1（不同网段的数据通信需要路由器）

但是同理计算可得计算机1可以将数据发送给计算机0，因为计算机0与上计算机1的子网掩码：192.168.0.10 & 255.255.0.0 = 192.168.0.0 与计算机1的网段是相同的。

在这里插入图片描述

计算机0所处的网段：192.168.0.10 & 255.255.255.0 = 192.168.0.0/24，计算机1所处的网段：192.168.10.10 & 255.255.0.0 = 192.168.0.0/16

解决方案：利用路由器。

在这里插入图片描述

10 超网 - 合并网段

超网：跟子网反过来，它是将多个连续的网段合并成一个更大的网段

需求：原本有200台计算机使用 192.168.0.0/24 网段，现在希望增加200台设备到同一个网段[400台同一个网段，不够了]

200台在192.168.0.0/24网段，200台在192.168.1.0/24网段合并192.168.0.0/24、192.168.1.0/24为一个网段：192.168.0.0/23（子网掩码往左移动1位，直接减少一个1，主机位变成9个二进制位，网络位变成23位）

问：192.168.0.255/23 这个IP地址，可以分配给计算机使用么？

192.168.0.255/24是广播地址，不能分配给计算机使用。 192.168.0.255/23如下：

主机部分并不全为1(有011111111共9位)，所以是可以分配给计算机使用的。192.168.1.255/23不能分配给计算机使用，因为这是一个广播IP地址。

10.1 合并4个网段

子网掩码向左移动2位，可以合并4个网段

将192.168.0.0/24、192.168.1.0/24、192.168.2.0/24、192.168.3.0/24 合并为 192.168.0.0/22 网段

主机位由原来的8位变成了10位。

10.2 子网合并的规律

思考：下面的2个网段，能通过子网掩码向左移动1位进行合并么？不可以！！！

假设 $n$ 是 $2$ 的 $k$ 次幂（k≥1），子网掩码左移 $k$ 位能够将能够合并 n 个网段

假设 n 是 2 的 $k$ 次幂（k≥1），如果第一个网段的网络号能被 n 整除，那么由它开始连续的 n 个网段，能通过左移 k 位子网掩码进行合并。

第一个网段的网络号以二进制 0 结尾，那么由它开始连续的 2 个网段，能通过左移1位子网掩码进行合并第一个网段的网络号以二进制 00 结尾，那么由它开始连续的 4 个网段，能通过左移2位子网掩码进行合并第一个网段的网络号以二进制 000 结尾，那么由它开始连续的 8 个网段，能通过左移3位子网掩码进行合并

192.168.0.0/24   192.168.00000000.0
192.168.1.0/24   192.168.00000001.0
192.168.2.0/24   192.168.00000010.0
192.168.3.0/24   192.168.00000011.0

在这里插入图片描述

11. 判断一个网段是子网还是超网

192.168.10.10/22  (C类，进行了合并，超网)
191.168.10.10/18  (B类，z)

首先看该网段的类型，是A类网络、B类网络、C类网络？

A类子网掩码的位数是8（255.0.0.0）
B类子网掩码的位数是16（255.255.0.0）
C类子网掩码的位数是24（255.255.255.0）

如果该网段的子网掩码位数比默认子网掩码多，就是子网如果该网段的子网掩码位数比默认子网掩码少，则是超网

例如：判断 25.100.0.0/16 是子网还是超网：

根据 25 判断出这是个 A 类网络，默认子网掩码 8 位
由于该网段子网掩码 16 位，比默认多，所以是子网(A类子网)

判断 200.100.0.0/16 是子网还是超网：

根据 200 判断出这是个 C 类网络，默认子网掩码 24 位
由于该网段子网掩码 16 位，比默认少，所以是超网(C类超网)

网络协议01：基本概念、MAC地址、IP地址、子网划分、超网

1.互联网（ internet ）

2.为什么要学习网络协议

3.客户端-服务器

4.跨平台的原理（Java、C++）

5.网络互连模型（OSI参考模型）

6. 计算机之间的通信基础

6.1 计算机之间的连接方式 - 网线直连

6.2 计算机之间的连接方式 - 同轴电缆( Coaxial )

6.3 计算机之间的连接方式 - 集线器( Hub )

6.4 计算机之间的连接方式 - 网桥（ Bridge ）

6.5 计算机之间的连接方式 - 交换机（ Switch ）

6.6 计算机之间的连接方式 - 路由器（ Router ）

7. MAC 地址（40-55-82-0A-8C-6D）

7.1 MAC地址的表示格式（Windows、Linux）

7.2 MAC地址操作（ipconfig /all）

7.3 MAC地址的获取（ arp -a）

7.4 ARP（Address Resolution Protocol）

7.4.1 ARP (Address Resolution Protocol)，地址解析协议

7.4.2 RARP (Reverse Address Resolution Protocol)，逆地址解析协议

7.5 ICMP（Internet Control Message Protocol）

8. IP地址（127.0.0.1）

IP地址的组成（网络ID + 主机ID）

IP地址的分类（A类、B类、C类、D类、E类）

子网掩码的CIDR表示方法（192.168.1.100/24）

9. 子网划分

9.1 为什么要进行子网划分？

9.2 子网划分

9.3 等长子网划分 - C类子网划分（2、4、8等分）

9.4 等长子网划分 - A、B类子网划分

9.5 子网划分实践

10 超网 - 合并网段

10.1 合并4个网段

10.2 子网合并的规律

11. 判断一个网段是子网还是超网

1.互联网（ `internet` ）

6.2 计算机之间的连接方式 - 同轴电缆( `Coaxial` )

6.3 计算机之间的连接方式 - 集线器( `Hub` )

6.4 计算机之间的连接方式 - 网桥（ `Bridge` ）

6.5 计算机之间的连接方式 - 交换机（ `Switch` ）

6.6 计算机之间的连接方式 - 路由器（ `Router` ）

7. `MAC` 地址（40-55-82-0A-8C-6D）

7.2 MAC地址操作（`ipconfig /all`）

7.3 MAC地址的获取（ `arp -a`）

7.4 ARP（`Address Resolution Protocol`）