网络基础概念(IP、MAC、网关、子网掩码)

IP地址

MAC地址

网关

IP地址

ip地址是用于标识网络中每台设备的标识。目前 IPV4 ，用32位表示。IPV6，用128位表示
ip的分类

A：A类地址保留给政府机构，一个A类地址由1字节的网络地址和3字节的主机地址组成，网络地址最高位必须是0，地址范围是1.0.0.1-127.255.255.254，但是127网段被作为环回地址使用，所以可用的A类网络只有126 个，每个网络能容纳 16777216 个主机。A类地址的私有地址为: 10.0.0.0~10.255.255.255，默认子网掩码为 255.0.0.0
B：B类地址分配给中等规模的公司，一个B类IP地址由2字节的网络地址和2字节的主机地址组成，网络地址的最高位必须是10，地址范围是128.0.0.1-191.255.255.254，可用的B类网络有16384 个，每个网络能容纳 65534 个主机。B类地址的私有地址为: 172.16.0.0~172.31.255.255 ，默认子网掩码为 255.255.0.0
C: C类地址分配给任何需要的人，一个C类IP地址由3字节的网络地址和1字节的主机地址组成，网络地址、7的最高位必须是110.地址范围是192.0.0.1-223.255.255.254. C类网络可达 2097152 个，每个网络能容纳254个主机。C类地址的私有地址为：192.168.0.0~192.168.255.255，默认子网掩码为 255.255.255.0
D：D类地址用于组播，第一个字节以1110开始，它是一个专门保留的地址，指向特定的网络，目前这一类地址被用在多点广播中。多点广播地址用来一次寻找一组计算机，它标识共享同一协议的一组计算机，地址范围是 224.0.0.1~239.255.255.254
E：E类地址用于实验，E类地址不分网络地址和主机地址，它的第1字节的前五位固定为11110，地址范围是240.0.0.1~255.255.255.254

MAC地址

MAC（Media Access Control或者Medium Access Control）地址，意译为媒体访问控制，或称为物理地址、硬件地址，用来定义网络设备的位置。在OSI模型中，第三层网络层负责 IP地址，第二层数据链路层则负责 MAC地址。因此一个主机会有一个MAC地址，而每个网络位置会有一个专属于它的IP地址。MAC地址是网卡决定的，是固定的，所有设备的MAC地址都是全球唯一的

MAC地址是16进制表示的，长度为48bit位，采用冒号分16进制表示
0000000 : 11111111 : 11001110 :  10001000 :  10000010 : 00011101
00:FF:CE:88:82:1D

网关

网关(Gateway)又称网间连接器、协议转换器。网关在网络层以上实现网络互连，是最复杂的网络互连设备，仅用于两个高层协议不同的网络互连。网关既可以用于广域网互连，也可以用于局域网互连。网关是一种充当转换重任的计算机系统或设备。使用在不同的通信协议、数据格式或语言，甚至体系结构完全不同的两种系统之间，网关是一个翻译器。与网桥只是简单地传达信息不同，网关对收到的信息要重新打包，以适应目的系统的需求。

子网掩码

子网掩码(subnet mask)又叫网络掩码、地址掩码、子网络遮罩，它是一种用来指明一个IP地址的哪些位标识的是主机所在的子网，以及哪些位标识的是主机的位掩码。子网掩码不能单独存在，它必须结合IP地址一起使用。子网掩码只有一个作用，就是将某个IP地址划分成网络地址和主机地址两部分，子网掩码是一个32位地址，用于屏蔽IP地址的一部分以区别网络标识和主机标识，并说明该IP地址是在局域网上，还是在远程网上。例如，A类地址的子网掩码是255.0.0.0，B类地址的子网掩码是255.255.0.0 ，C类地址的子网掩码是255.255.255.0

反子网掩码

反子网掩码：把原来子网掩码中的1换成0 , 0换成1

子网掩码

子网划分就是网络位向主机位借位，增加网络位，减少主机位。如果网络位向主机位借了n位，那么可以划分的子网的个数就是2n。如果m是主机的位数，那么每个子网可以有2m-2个主机。为什么要减去2，因为主机位不能全为0和全为1，全为0表示的是网络位，全为1表示的是广播地址，即是向这个网络中所发送广播的地址。

子网划分一：

根据需要的子网数确定借多少位，假设借的位数为n，则 2^n >= 子网数
例：假设某公司有网段192.168.10.0/24，需要划分7个子网
那么n=3，所以需要向主机位借3位
所以 192.168.10.0/27
一共可以分下面8个子网

192.168.10.000 00000         ---------->  192.168.10.0        /27
192.168.10.001 00000         ---------->  192.168.10.32       /27
192.168.10.010 00000         ---------->  192.168.10.64       /27
192.168.10.011 00000         ---------->  192.168.10.96       /27
192.168.10.100 00000         ---------->  192.168.10.128      /27
192.168.10.101 00000         ---------->  192.168.10.160      /27
192.168.10.110 00000         ---------->  192.168.10.192      /27
192.168.10.111 00000         ---------->  192.168.10.224      /27

子网划分二：

根据子网需要的主机数来确定需要预留多少主机位数，确定主机位数后，从而进一步确定能够借多少位。先大后小，先满足主机数多的，再满足主机数小的。主机数，这里的n指的是主机位数
例：某公司有网段192.168.10.0/24 。要划分给部门1 100台主机，部门2 60台主机，部门3 20台主机，部门4 10台主机，另外还需要4个子网，并且每个子网要求预留2个可用ip

2的n次方-2>=100，所以n=7，所以向主机位借1位,以下标红色网段分给部门1

192.168.10.0 0000000         ---------->  192.168.10.0 /25         192.168.10.1-126 /25(可用主机ip，去掉网络ip和广播ip)
192.168.10.1 0000000        192.168.10.128 /25

2的n次方-2>=60，所以n=6，所以向主机位借1位,以下标红色网段分给部门2

192.168.10.10 000000         ---------->  192.168.10.128 /26     192.168.10.129-190 /26 (可用主机ip，去掉网络ip和广播ip)
192.168.10.11 000000           192.168.10.192 /26

2的n次方-2>=20，所以n=5，所以向主机位借1位,以下标红色网段分给部门3

192.168.10.110 00000         ---------->  192.168.10.192 /27     192.168.10.193-222 /27 (可用主机ip，去掉网络ip和广播ip)
192.168.10.111 00000         192.168.10.224 /27

2的n次方-2>=10，所以n=4，所以向主机位借1位,以下标红色网段分给部门4

192.168.10.1110 0000         ---------->  192.168.10.224 /28     192.168.1.225-238 /28(可用主机ip，去掉网络ip和广播ip)
192.168.10.1111 0000         192.168.10.240 /28

还需要4个子网，所以需要向主机位借2位

192.168.10.111100 00         ---------->  192.168.10.240 /30
192.168.10.111101 00         ---------->  192.168.10.244 /30
192.168.10.111110 00         ---------->  192.168.10.248 /30
192.168.10.111111 00         ---------->  192.168.10.252 /30

子网汇聚

子网汇聚就是主机位向网络位借位，减少网络位，增加主机位。形成超网

192.168.1.1 /24        192.168.2.1 /24         192.168.3.1 /24
可以形成  192.168.0.0 /22 的超网

广播域

广播是一种信息的传播方式，指网络中的某一设备同时向网络中所有的其它设备发送数据，这个数据所能广播到的范围即为广播域。简单点说，广播域就是指网络中所有能接收到同样广播消息的设备的集合。广播域是基于OSI参考模型的数据链路层。同一个交换机上的主机在一个广播域中，路由器可以隔离广播域，VLAN也可以隔离广播域

冲突域

在以太网中，如果某个CSMA/CD网络上的两台计算机在同时通信时会发生冲突，那么这个CSMA/CD网络就是一个冲突域（collision domain)。如果以太网中的各个网段以集线器连接，因为不能避免冲突，所以它们仍然是一个冲突域。冲突域是基于OSI参考模型的物理层。集线器(HUB)、中继器连接的两台设备在一个冲突域中，交换机可以隔离冲突域.

CSMA/CD

CSMA/CD（Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection）即带冲突检测的载波监听多路访问技术(载波监听多点接入/碰撞检测)。在传统的共享以太网中，所有的节点共享传输介质。如何保证传输介质有序、高效地为许多节点提供传输服务，就是以太网的介质访问控制协议要解决的问题。CSMA/CD工作在半双工数据传输模式下

CSMA/CD媒体访问控制方法的工作原理，可以概括如下：

先听后说，边听边说；
一旦冲突，立即停说；
等待时机，然后再说；

单工数据传输只支持数据在一个方向上传输；
半双工数据传输允许数据在两个方向上传输，但是，在某一时刻，只允许数据在一个方向上传输，它实际上是一种切换方向的单工通信；
全双工数据通信允许数据同时在两个方向上传输，因此，全双工通信是两个单工通信方式的结合，它要求发送设备和接收设备都有独立的接收和发送能力