IP地址

IP地址(英语:IP Address,全称Internet Protocol Address),又译为网际协议地址、互联网协议地址。当设备连接网络,设备将被分配一个IP地址,用作标识。通过IP地址,设备间可以互相通讯,如果没有IP地址,我们将无法知道哪个设备是发送方,无法知道哪个是接收方。IP地址有两个主要功能:标识设备或网络 和 寻址(英语:location addressing)。 常见的IP地址分为 IPv4 与 IPv6 两大类,IP地址由一串数字组成。IPv4 由十进制数字组成,并以点分隔,如:172.16.254.1; IPv6 由十六进制数字组成,以冒号分割,如:2001:db8:0:1234:0:567:8:1。

功能

IP地址有两个主要的功能:

标识主机。更具体地说,标识其网络接口,并且提供主机在网络中的位置。 网络寻址 , 网际协议(缩写:IP)的一个重要机制就是网络寻址(英语:internet address)。该功能的目的是将 数据报 从一个网络模块 送到 目的地。在发送的整个过程,IP地址(address)充当着目的地的位置,域名(name)意味着我们要找什么,路由(route)代表着如何到达目的地的这个过程。每个IP数据包的标头包含了发送主机的IP地址和目的主机的IP地址。

子网

IP网络可以在IPv4IPv6中划分子网。为此,将IP地址识别成由两部分组成:网络前缀(高位)和其余的位(称为其余字段,主机标识符或者接口标识符(IPv6)),用于网络内的主机编号。子网掩码(subnet mask)或无类别域间路由(英语:Classless Inter-Domain Routing,简称:CIDR)表示法确定了IP地址如何分为网络部分和主机部分。

子网掩码一词仅用于IPv4地址中。但是,两个版本的IP地址都使用CIDR概念和符号。在此,在IP地址后面加斜杠和用于标识网络部分的位数(十进制),也称路由前缀。例如:IPv4地址及其子网掩码分别可以是 192.0.2.1 和 255.255.255.0 。因为IP地址的前24位表示网络和子网,所以相同的IP地址和子网的CIDR表示法为192.0.2.1/24。

网关

网关(gateway)其作用为NAT(网络地址转换)和转发客户端与其他服务器通信的数据。举个不严谨的例子:如果将局域网看作是一个小区, 那么网关就是小区的门卫。如果在快递中, 他也有着类似于分拨中心的作用。

公网IP & 私网IP

公网IP就是可以在互联网上直接寻址, 无需进行转换。因此, 拿我们现实生活举例子, 比如你想找一个叫徐小唠的朋友, 他家的地址是: 北京市 朝阳区 针织路23号楼 xxx号。那么, 北京市就是一个公网地址, 因为世界上就一个北京市, 放在哪我们都知道他是在中国, 是咱们的首都。而朝阳区 针织路 23号楼 xxx号就是一个私网地址, 因为世界上可能不止一个朝阳区, 同名的道路更是数不胜数。

数据包的投递

接着楼上的例子, 假如你需要和你的朋友徐小唠通信, 此时我们将数据包以一封信代替。那么这封信(数据包)你写好后, 写上地址(IP地址)就寄出了, 你完全不用管他会走那条路(路由选择), 通过什么交通工具(数据通信设备, 如交换机、路由器等)。

你只管投递到邮筒(网卡)里, 这个时候, 邮差小哥取到了你的信, 就去问门卫(网关)这是哪个小区, 并把你小区的地址和门牌号(私有地址)换成了较大的地域名称(公网地址), 而以上换地址的过程, 我们称之为网络地址转换(NAT)。

接下来, 邮差小哥把你的信带到了分拨中心(路由器), 由于分拨中心每天要处理海量的数据, 所以他只会随便瞟一眼你的目的地址(目标的公网IP), 就给你扔到发往北京的车上了。

镜头一转, 我们的小哥已经把车开到了北京了。这个时候大的地址已经不管用了, 毕竟也没谁的家叫北京。这个时候小哥就开始拆开第一层包裹, 找到了二级地址朝阳区, 于是你的信就被发往了朝阳区分拨中心(目的网络的路由器), 人家看了眼, “针织路的包裹啊, 那个小刘, 你给送过去吧” “好嘞!”, 小刘屁颠屁颠就给你送到了徐小唠的小区(交换机)了, 并交给了徐小唠小区的门卫。 人保安看了一眼, 徐小唠(MAC)的包裹啊, 这我熟, 转眼就给送到了。