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地址可唯一標識 IP 網絡中的每臺設備
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每臺主機（計算機、網絡設備、外圍設備）必須具有唯一的地址
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IP地址由兩部分組成
①網絡ID
?? 標識網絡
?? 每個網段分配一個網絡ID
②主機ID
?? 標識單個主機
?? 由組織分配給各設備 -
IPv4地址格式：點分十進制
IP地址分類
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A類：
0 000 0000 - 0 111 1111: 1-127
網絡數：126, 127
每個網絡中的主機數：2^24-2
默認子網掩碼：255.0.0.0
私網地址：10.0.0.0 -
B類：
10 00 0000 - 10 11 1111：128-191
網絡數：2^14
每個網絡中的主機數：2^16-2
默認子網掩碼：255.255.0.0
私網地址：172.16.0.0-172.31.0.0 -
C類：
110 0 0000 - 110 1 1111: 192-223
網絡數：2^21
每個網絡中的主機數：2^8-2
默認子網掩碼：255.255.255.0
私網地址：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類地址由于分類時主機數目差距特別龐大，不太適應于實際場景，因此目前一般采取不分類使用。（eg：2000臺，每臺主機分配一個地址，但根據ABC類地址分配地址就不符合應用場景）
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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不是一個真正意義上的IP地址。它表示所有不清楚的主機和目的網絡
②255.255.255.255
?? 限制廣播地址。對本機來說，這個地址指本網段內(同一廣播域)的所有主機
③127.0.0.1～127.255.255.254
?? 本機回環地址，主要用于測試。在傳輸介質上永遠不應該出現目的地址為“127.0.0.1”的 數據包
④224.0.0.0到239.255.255.255
?? 組播地址，224.0.0.1特指所有主機，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主機使用了DHCP自動分配IP地址，而又無法從DHCP服務器獲取地址，系統會為主機分配這樣地址
子網掩碼
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目前打破了ABC的分類方式，根據特定場景劃分主機ID和網絡ID，因此引入子網掩碼，以便區分主機ID和網絡ID。
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子網掩碼：32bit二進制數字，用于區分主機ID和網絡ID。
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對應于網絡ID的位為1，對應于主機ID的位為0
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子網掩碼的八位
即可能成為掩碼的十進制數字
00000000 0
10000000 128
11000000 192
11100000 224
11110000 240
11111000 248
11111100 252
11111110 254
11111111 255 -
可變長度子網掩碼，根據需求劃分網絡ID和主機ID eg：IP/21，IP/22
如何判斷兩個主機在同一網段？
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兩個主機在同一網段：主機ID位數相同，需要根據掩碼判斷主機位數
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判斷方法：IP與子網掩碼相與，得出網絡ID
（注意：二進制相與）
eg：192.168.38.7/24
網段：192.168.38.0
兩個主機通信？
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兩個主機通信：
①首先知道對方IP
②判斷對方和自己是否屬于同一網段
?? 同一網段：arp廣播
?? 不同網段：找網關，若沒有配置網關，則對方網絡不可達。 -
判斷目標主機與自己是否在同一網段？
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注意：通信時是用自己的子網掩碼與對方ip相與，因為通信時不知道對方子網掩碼
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eg：主機A與主機B的IP地址如下，請問A與B通信機制？
A：192.168.38.100/25
B：192.168.38.200/24
此時子網掩碼不一樣的情況下：分別單獨分析：
?? ① A --> B (以A的子網掩碼為基準)
?? 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主機子網掩碼相與，不相同，則不在同一網段
?? ② B --> A(以B的子網掩碼為基準)
?? 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主機子網掩碼相與，相同，則在同一網段
IP地址范圍
- glob：全局有效
- link：只針對ip網卡所在鏈路有效
- host：只有在本機訪問有效，其他主機訪問無效
配置主機IP時應該結合物理實際和邏輯
- 場景一
- 場景二
- 邏輯上和物理上統一配置網絡比較符合
劃分子網
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劃分子網：將一個大網（主機數較多）分成多個小網（主機數較少）
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實現：網絡ID向主機ID借位
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網絡ID必須為高位，主機ID必須為低位
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舉例：
10.0.0.0/8（劃分子網）
網絡ID：8位
主機ID：24位
表示IP范圍：10.0.0.1–10.255.255.254
①網絡ID向主機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位時有0或1兩種狀態) 因此劃分出2個子網
①網絡ID向主機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位時具有：00 01 10 11) 因此劃分出4個子網
…
（以此類推） -
例題：將10.0.0.0/8劃分32個子網
1、子網的子網掩碼？
2、最小的子網的網絡ID？
3、最大的子網的網絡ID？
4、第10個子網的IP范圍？
解：32=2^5，因此網絡ID需要向主機ID借5位，則子網一共13位
10.00000 000.0.0/13
1、子網的子網掩碼：255.11111000.0.0=255.248.0.0
2、最小的子網的網絡ID：10.0.0.0/13
3、最大的子網的網絡ID：10.248.0.0/13
4、第10個子網的IP范圍：10.72.0.1~10.72.255.254 -
合并超網：將多個小網合并成一個大網，主機id向網絡id借位
合并超網作用：合并超網可以節約路由器的路由記錄，即節約路由器的存儲空間
eg：上圖這些IP合并超網時：
220.78.10101 000.0
220.78.10101 001.0
…
220.78.10101 111.0
主機id向網絡id借3位滿足網絡id保持不變~因此此時路由記錄將上圖中的多條改為：220.78.168.0/21 即子網掩碼為255.255.168.0 -
還有可能出現以下場景：
①有時也設置30為的網絡ID，剩下2主機IP
②在回環網卡上指定32網絡ID，指定ip的情況。回環網卡指定ip不會因為物理網卡down導致ip丟失。
路由
路由簡介
- 路由主要的功能實現跨網絡通信
- 路由分類：
主機路由：描述網絡中某主機怎么到達
網絡路由：描述主機所在網絡怎么到達，到達網絡之后在ARP廣播
默認路由：指明走的方向就能到達
??訪問時可能三種路由都知道，由優先級決定 - 路由的優先級：精度越高，優先級越高
路由表
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路由器、主機中都有路由表，路由表有路由記錄組成
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有路由表主機與不在同一網段的主機通信才能出去
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注： 路由是核心，網關是形式
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路由記錄的組成：
①網絡ID：目標主機所在網絡id/子網掩碼 （其中可以是主機ip，網絡id，默認路由）
②接口（interface）：本路由器要到達對應的網絡所發送的本地接口（即路由器到達對應網絡應該從哪一個接口轉發）
③網關（gateway）：要到達目標網絡，需要發送到下一個路由器的接口ip（即目標主機不是與本機路由器直接相連的鏈路時，應該要轉發至去目標主機且與本機當相鄰的路由—>每個路由只負責與自己直連的鏈路和轉發）
④meric：數字越小優先級越高（當有多條路徑可供選擇時） -
查看當前主機路由表信息：
①與路由表中沒有記錄的主機通信時，走默認路由，默認路由（0.0.0.0）-可以去任何網段（而且系統默認路由的優先級最低）
②默認路由是由網關生成的，（配置文件不配置網關就不會生成默認路由） -
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靜態路由：手動一條一條添加；（小環境）
②動態路由：通過守護進程獲取動態路由
路由表的自動生成：路由協議 利用軟件實現
RIP（學習使用，走的路徑越少，越好）
OSPF（中小型企業使用，考慮帶寬）
BGP（大型企業使用）
??quagga：軟件包
??命令vtysh配置
路由相關命令和配置文件
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ip route：- routing table management
①刪除路由：ip route del TARGET
②顯示路由：ip route show|list
③添加網關：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默認路由，網關：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：192.168.1.3 網關：172.16.0.1
?? route del -host 192.168.1.3
④目標：192.168.0.0 網關：172.16.0.1
?? route del -net 192.168.0.0 netmask 255.255.255.0
⑤顯示：route / route -n -
路由相關的配置文件：
/etc/sysconfig/network-scripts/route-IFACE
/etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-IFACE（需要手動創建）
? 注意：需service network restart生效
? 兩種風格：（一般建議采用第一種風格）
(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
實驗
- 主機A和主機B通信，其中路由器使用Linux模擬，各階段配置如下
- 實驗總結：
①因為我在A主機沒有配置默認網關（即沒有默認路由），也并未配置路由記錄去192.168.6.0/24網段
在A主機添加的路由記錄：（沒有指明去192.168.6.0/24網段的路由記錄，然后其A主機 ping B主機 ）
route add -net 192.168.38.0/24 gw 172.18.4.27/24
造成現象：
a、圖中其他IP均能ping通除了A ping B；和B ping A
b、當A主機去pingB主機時：報文只能到達192.168.38.0/24網段；
c、當B主機去ping A主機時：A的響應報文也只能到達192.168.38.0/24網段；
②錯誤分析：此時172.18.0.0/16網段要抵達192.168.6.0/24 需要經192.168.38.0/24這個網段，但是添加的路由記錄并不能抵達至192.168.6.0/24網段，受到路由的限制，報文在抵達192.168.38.0/24網段時就不進行轉發了。
③錯誤原因：因為沒有指明去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
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