IP地址和路由
IP地址和路由
IPv4地址
IP地址
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IP地址是邏輯上的地址，可人為分配，具有可管理性
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IP地址可唯一標(biāo)識(shí) IP 網(wǎng)絡(luò)中的每臺(tái)設(shè)備
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每臺(tái)主機(jī)（計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、外圍設(shè)備）必須具有唯一的地址
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IP地址由兩部分組成
①網(wǎng)絡(luò)ID
?? 標(biāo)識(shí)網(wǎng)絡(luò)
?? 每個(gè)網(wǎng)段分配一個(gè)網(wǎng)絡(luò)ID
②主機(jī)ID
?? 標(biāo)識(shí)單個(gè)主機(jī)
?? 由組織分配給各設(shè)備 -
IPv4地址格式：點(diǎn)分十進(jìn)制
IP地址分類
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A類：
0 000 0000 - 0 111 1111: 1-127
網(wǎng)絡(luò)數(shù)：126, 127
每個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的主機(jī)數(shù)：2^24-2
默認(rèn)子網(wǎng)掩碼：255.0.0.0
私網(wǎng)地址：10.0.0.0 -
B類：
10 00 0000 - 10 11 1111：128-191
網(wǎng)絡(luò)數(shù)：2^14
每個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的主機(jī)數(shù)：2^16-2
默認(rèn)子網(wǎng)掩碼：255.255.0.0
私網(wǎng)地址：172.16.0.0-172.31.0.0 -
C類：
110 0 0000 - 110 1 1111: 192-223
網(wǎng)絡(luò)數(shù)：2^21
每個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的主機(jī)數(shù)：2^8-2
默認(rèn)子網(wǎng)掩碼：255.255.255.0
私網(wǎng)地址：192.168.0.0-192.168.255.0 -
D類：組播
1110 0000 - 1110 1111: 224-239 -
E類：保留未使用
240-255 -
注：ABC類地址由于分類時(shí)主機(jī)數(shù)目差距特別龐大，不太適應(yīng)于實(shí)際場景，因此目前一般采取不分類使用。（eg：2000臺(tái)，每臺(tái)主機(jī)分配一個(gè)地址，但根據(jù)ABC類地址分配地址就不符合應(yīng)用場景）
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公共IP地址
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私有IP地址
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特殊地址
①0.0.0.0
?? 0.0.0.0不是一個(gè)真正意義上的IP地址。它表示所有不清楚的主機(jī)和目的網(wǎng)絡(luò)
②255.255.255.255
?? 限制廣播地址。對本機(jī)來說，這個(gè)地址指本網(wǎng)段內(nèi)(同一廣播域)的所有主機(jī)
③127.0.0.1～127.255.255.254
?? 本機(jī)回環(huán)地址，主要用于測試。在傳輸介質(zhì)上永遠(yuǎn)不應(yīng)該出現(xiàn)目的地址為“127.0.0.1”的 數(shù)據(jù)包
④224.0.0.0到239.255.255.255
?? 組播地址，224.0.0.1特指所有主機(jī)，224.0.0.2特指所有路由器。224.0.0.5指OSPF 路由器，地址多用于一些特定的程序以及多媒體程序
⑤169.254.x.x
?? 如果Windows主機(jī)使用了DHCP自動(dòng)分配IP地址，而又無法從DHCP服務(wù)器獲取地址，系統(tǒng)會(huì)為主機(jī)分配這樣地址
子網(wǎng)掩碼
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目前打破了ABC的分類方式，根據(jù)特定場景劃分主機(jī)ID和網(wǎng)絡(luò)ID，因此引入子網(wǎng)掩碼，以便區(qū)分主機(jī)ID和網(wǎng)絡(luò)ID。
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子網(wǎng)掩碼：32bit二進(jìn)制數(shù)字，用于區(qū)分主機(jī)ID和網(wǎng)絡(luò)ID。
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對應(yīng)于網(wǎng)絡(luò)ID的位為1，對應(yīng)于主機(jī)ID的位為0
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子網(wǎng)掩碼的八位
即可能成為掩碼的十進(jìn)制數(shù)字
00000000 0
10000000 128
11000000 192
11100000 224
11110000 240
11111000 248
11111100 252
11111110 254
11111111 255 -
可變長度子網(wǎng)掩碼，根據(jù)需求劃分網(wǎng)絡(luò)ID和主機(jī)ID eg：IP/21，IP/22
如何判斷兩個(gè)主機(jī)在同一網(wǎng)段？
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兩個(gè)主機(jī)在同一網(wǎng)段：主機(jī)ID位數(shù)相同，需要根據(jù)掩碼判斷主機(jī)位數(shù)
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判斷方法：IP與子網(wǎng)掩碼相與，得出網(wǎng)絡(luò)ID
（注意：二進(jìn)制相與）
eg：192.168.38.7/24
網(wǎng)段：192.168.38.0
兩個(gè)主機(jī)通信？
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兩個(gè)主機(jī)通信：
①首先知道對方IP
②判斷對方和自己是否屬于同一網(wǎng)段
?? 同一網(wǎng)段：arp廣播
?? 不同網(wǎng)段：找網(wǎng)關(guān)，若沒有配置網(wǎng)關(guān)，則對方網(wǎng)絡(luò)不可達(dá)。 -
判斷目標(biāo)主機(jī)與自己是否在同一網(wǎng)段？
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注意：通信時(shí)是用自己的子網(wǎng)掩碼與對方ip相與，因?yàn)橥ㄐ艜r(shí)不知道對方子網(wǎng)掩碼
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eg：主機(jī)A與主機(jī)B的IP地址如下，請問A與B通信機(jī)制？
A：192.168.38.100/25
B：192.168.38.200/24
此時(shí)子網(wǎng)掩碼不一樣的情況下：分別單獨(dú)分析：
?? ① A --> B (以A的子網(wǎng)掩碼為基準(zhǔn))
?? NETMASK：255.255.255.128
?? 192.168.38.0110 0100 & 255.255.255.1000 0000=192.168.38.0
?? 192.168.38.1100 1000 & 255.255.255.1000 0000=192.168.38.128
?? ip-A 與 ip-B分別與A主機(jī)子網(wǎng)掩碼相與，不相同，則不在同一網(wǎng)段
?? ② B --> A(以B的子網(wǎng)掩碼為基準(zhǔn))
?? NETMASK：255.255.255.128
?? 192.168.38.0110 0100 & 255.255.255.0000 0000=192.168.38.0
?? 192.168.38.1100 1000 & 255.255.255.0000 0000=192.168.38.0
?? ip-A 與 ip-B分別與B主機(jī)子網(wǎng)掩碼相與，相同，則在同一網(wǎng)段
IP地址范圍
- glob：全局有效
- link：只針對ip網(wǎng)卡所在鏈路有效
- host：只有在本機(jī)訪問有效，其他主機(jī)訪問無效
配置主機(jī)IP時(shí)應(yīng)該結(jié)合物理實(shí)際和邏輯
- 場景一
- 場景二
- 邏輯上和物理上統(tǒng)一配置網(wǎng)絡(luò)比較符合
劃分子網(wǎng)
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劃分子網(wǎng)：將一個(gè)大網(wǎng)（主機(jī)數(shù)較多）分成多個(gè)小網(wǎng)（主機(jī)數(shù)較少）
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實(shí)現(xiàn)：網(wǎng)絡(luò)ID向主機(jī)ID借位
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網(wǎng)絡(luò)ID必須為高位，主機(jī)ID必須為低位
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舉例：
10.0.0.0/8（劃分子網(wǎng)）
網(wǎng)絡(luò)ID：8位
主機(jī)ID：24位
表示IP范圍：10.0.0.1–10.255.255.254
①網(wǎng)絡(luò)ID向主機(jī)ID借1位
10.0000 0000.0.0/9 — 10.0.0.0/9
10.0 0000000.0.0/9 — 10.0.0.0/9
10.1 0000000.0.0/9 — 10.128.0.0/9
(借1位時(shí)有0或1兩種狀態(tài)) 因此劃分出2個(gè)子網(wǎng)
①網(wǎng)絡(luò)ID向主機(jī)ID借2位
10.0000 0000.0.0/10 — 10.0.0.0/10
10.00 000000.0.0/10 — 10.0.0.0/10
10.01 000000.0.0/10 — 10.64.0.0/10
10.10 000000.0.0/10 — 10.128.0.0/10
10.11 000000.0.0/10 — 10.192.0.0/10
(借2位時(shí)具有：00 01 10 11) 因此劃分出4個(gè)子網(wǎng)
…
（以此類推） -
例題：將10.0.0.0/8劃分32個(gè)子網(wǎng)
1、子網(wǎng)的子網(wǎng)掩碼？
2、最小的子網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)ID？
3、最大的子網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)ID？
4、第10個(gè)子網(wǎng)的IP范圍？
解：32=2^5，因此網(wǎng)絡(luò)ID需要向主機(jī)ID借5位，則子網(wǎng)一共13位
10.00000 000.0.0/13
1、子網(wǎng)的子網(wǎng)掩碼：255.11111000.0.0=255.248.0.0
2、最小的子網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)ID：10.0.0.0/13
3、最大的子網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)ID：10.248.0.0/13
4、第10個(gè)子網(wǎng)的IP范圍：10.72.0.1~10.72.255.254 -
合并超網(wǎng)：將多個(gè)小網(wǎng)合并成一個(gè)大網(wǎng)，主機(jī)id向網(wǎng)絡(luò)id借位
合并超網(wǎng)作用：合并超網(wǎng)可以節(jié)約路由器的路由記錄，即節(jié)約路由器的存儲(chǔ)空間
eg：上圖這些IP合并超網(wǎng)時(shí)：
220.78.10101 000.0
220.78.10101 001.0
…
220.78.10101 111.0
主機(jī)id向網(wǎng)絡(luò)id借3位滿足網(wǎng)絡(luò)id保持不變~因此此時(shí)路由記錄將上圖中的多條改為：220.78.168.0/21 即子網(wǎng)掩碼為255.255.168.0 -
還有可能出現(xiàn)以下場景：
①有時(shí)也設(shè)置30為的網(wǎng)絡(luò)ID，剩下2主機(jī)IP
②在回環(huán)網(wǎng)卡上指定32網(wǎng)絡(luò)ID，指定ip的情況?；丨h(huán)網(wǎng)卡指定ip不會(huì)因?yàn)槲锢砭W(wǎng)卡down導(dǎo)致ip丟失。
路由
路由簡介
- 路由主要的功能實(shí)現(xiàn)跨網(wǎng)絡(luò)通信
- 路由分類：
主機(jī)路由：描述網(wǎng)絡(luò)中某主機(jī)怎么到達(dá)
網(wǎng)絡(luò)路由：描述主機(jī)所在網(wǎng)絡(luò)怎么到達(dá)，到達(dá)網(wǎng)絡(luò)之后在ARP廣播
默認(rèn)路由：指明走的方向就能到達(dá)
??訪問時(shí)可能三種路由都知道，由優(yōu)先級決定 - 路由的優(yōu)先級：精度越高，優(yōu)先級越高
路由表
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路由器、主機(jī)中都有路由表，路由表有路由記錄組成
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有路由表主機(jī)與不在同一網(wǎng)段的主機(jī)通信才能出去
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注： 路由是核心，網(wǎng)關(guān)是形式
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路由記錄的組成：
①網(wǎng)絡(luò)ID：目標(biāo)主機(jī)所在網(wǎng)絡(luò)id/子網(wǎng)掩碼 （其中可以是主機(jī)ip，網(wǎng)絡(luò)id，默認(rèn)路由）
②接口（interface）：本路由器要到達(dá)對應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)所發(fā)送的本地接口（即路由器到達(dá)對應(yīng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該從哪一個(gè)接口轉(zhuǎn)發(fā)）
③網(wǎng)關(guān)（gateway）：要到達(dá)目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)，需要發(fā)送到下一個(gè)路由器的接口ip（即目標(biāo)主機(jī)不是與本機(jī)路由器直接相連的鏈路時(shí)，應(yīng)該要轉(zhuǎn)發(fā)至去目標(biāo)主機(jī)且與本機(jī)當(dāng)相鄰的路由—>每個(gè)路由只負(fù)責(zé)與自己直連的鏈路和轉(zhuǎn)發(fā)）
④meric：數(shù)字越小優(yōu)先級越高（當(dāng)有多條路徑可供選擇時(shí)） -
查看當(dāng)前主機(jī)路由表信息：
①與路由表中沒有記錄的主機(jī)通信時(shí)，走默認(rèn)路由，默認(rèn)路由（0.0.0.0）-可以去任何網(wǎng)段（而且系統(tǒng)默認(rèn)路由的優(yōu)先級最低）
②默認(rèn)路由是由網(wǎng)關(guān)生成的，（配置文件不配置網(wǎng)關(guān)就不會(huì)生成默認(rèn)路由） -
路由記錄的描述
如上圖加入A與B通信，路由器1（R1)和路由器2（R2）的路由記錄圖表
路由表的生成
①靜態(tài)路由：手動(dòng)一條一條添加；（小環(huán)境）
②動(dòng)態(tài)路由：通過守護(hù)進(jìn)程獲取動(dòng)態(tài)路由
路由表的自動(dòng)生成：路由協(xié)議 利用軟件實(shí)現(xiàn)
RIP（學(xué)習(xí)使用，走的路徑越少，越好）
OSPF（中小型企業(yè)使用，考慮帶寬）
BGP（大型企業(yè)使用）
??quagga：軟件包
??命令vtysh配置
路由相關(guān)命令和配置文件
-
ip route：- routing table management
①刪除路由：ip route del TARGET
②顯示路由：ip route show|list
③添加網(wǎng)關(guān)：ip route add default via GW dev IFACE
④清空路由表：ip route flush [dev IFACE] [via PREFIX]
?????? ip route flush dev eth0 -
route命令
①默認(rèn)路由，網(wǎng)關(guān)：172.16.0.1
?? route add -net 0.0.0.0 netmask 0.0.0.0 gw 172.16.0.1
?? route add default gw 172.16.0.1
②刪除：route del
?? route del [-net|-host] target [gw Gw] [netmask Nm] [[dev] If]
③目標(biāo)：192.168.1.3 網(wǎng)關(guān)：172.16.0.1
?? route del -host 192.168.1.3
④目標(biāo)：192.168.0.0 網(wǎng)關(guān)：172.16.0.1
?? route del -net 192.168.0.0 netmask 255.255.255.0
⑤顯示：route / route -n -
路由相關(guān)的配置文件：
/etc/sysconfig/network-scripts/route-IFACE
/etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-IFACE（需要手動(dòng)創(chuàng)建）
? 注意：需service network restart生效
? 兩種風(fēng)格：（一般建議采用第一種風(fēng)格）
(1) TARGET via GW
如：10.0.0.0/8 via 172.16.0.1
(2) 每三行定義一條路由
ADDRESS#=TARGET
NETMASK#=mask
GATEWAY#=GW
實(shí)驗(yàn)
- 主機(jī)A和主機(jī)B通信，其中路由器使用Linux模擬，各階段配置如下
- 實(shí)驗(yàn)總結(jié)：
①因?yàn)槲以贏主機(jī)沒有配置默認(rèn)網(wǎng)關(guān)（即沒有默認(rèn)路由），也并未配置路由記錄去192.168.6.0/24網(wǎng)段
在A主機(jī)添加的路由記錄：（沒有指明去192.168.6.0/24網(wǎng)段的路由記錄，然后其A主機(jī) ping B主機(jī) ）
route add -net 192.168.38.0/24 gw 172.18.4.27/24
造成現(xiàn)象：
a、圖中其他IP均能ping通除了A ping B；和B ping A
b、當(dāng)A主機(jī)去pingB主機(jī)時(shí)：報(bào)文只能到達(dá)192.168.38.0/24網(wǎng)段；
c、當(dāng)B主機(jī)去ping A主機(jī)時(shí)：A的響應(yīng)報(bào)文也只能到達(dá)192.168.38.0/24網(wǎng)段；
②錯(cuò)誤分析：此時(shí)172.18.0.0/16網(wǎng)段要抵達(dá)192.168.6.0/24 需要經(jīng)192.168.38.0/24這個(gè)網(wǎng)段，但是添加的路由記錄并不能抵達(dá)至192.168.6.0/24網(wǎng)段，受到路由的限制，報(bào)文在抵達(dá)192.168.38.0/24網(wǎng)段時(shí)就不進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)了。
③錯(cuò)誤原因：因?yàn)闆]有指明去192.168.6.0/24的路由記錄。
④路由是指明方向，方向很重要╮(╯▽╰)╭
總結(jié)
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