Linux network
计算机网络是指将多个计算机连接在一起, 实现信息交换、资源共享和数据传输的计算机系统
系统中网关给每一台机器分配一个 IP 地址, 同一网咯中的机器之间通过 IP 地址互相识别和通信
不同网络的机器之间无法直接通信，需要通过路由器进行中转
flowchart LR subgraph 网络 direction LR subgraph 局域网1 direction TB A1[设备1] --> A(网关1) A2[设备2] --> A(网关1) end subgraph 局域网2 direction LR B1[设备1] --> B(网关2) B2[设备2] --> B(网关2) end subgraph 局域网3 direction RL C1[设备1] --> C(网关3) C2[设备2] --> C(网关3) end A <--> B <--> C <--> A end
- IPV4: 32 位二进制(2^32), 通常转化为 4 组(一组0-255)10进制表示(256^4=2^32), 从 0.0.0.0 到 255.255.255.255, 地址已用尽
- IPV6: 128 位二进制(2^128), 通常用 8 组 4 位 16 进制(16^4^8=2^128), 0000:0000:00..(8组 32个0) 到 FFFF:FFFF:FF..(8组 32个F)
# linux macos 查看 IP 地址 $ ip a $ ifconfig eth0: flags=4163<UP,BROADCAST,RUNNING,MULTICAST> mtu 1500 inet 172.31.239.107 netmask 255.255.240.0 broadcast 172.31.239.255 inet6 fe80::215:5dff:fe0d:d89f prefixlen 64 scopeid 0x20<link> ether 00:15:5d:0d:d8:9f txqueuelen 1000 (Ethernet) RX packets 77958 bytes 50386965 (50.3 MB) RX errors 0 dropped 0 overruns 0 frame 0 TX packets 39222 bytes 5389894 (5.3 MB) TX errors 0 dropped 0 overruns 0 carrier 0 collisions 0 lo: flags=73<UP,LOOPBACK,RUNNING> mtu 65536 inet 127.0.0.1 netmask 255.0.0.0 inet6 ::1 prefixlen 128 scopeid 0x10<host> loop txqueuelen 1000 (Local Loopback) RX packets 754324 bytes 666443571 (666.4 MB) RX errors 0 dropped 0 overruns 0 frame 0 TX packets 754324 bytes 666443571 (666.4 MB) TX errors 0 dropped 0 overruns 0 carrier 0 collisions 0 # windows 查看 IP 地址 $ ipconfig 以太网适配器 以太网 2: 连接特定的 DNS 后缀 . . . . . . . .: openstacklocal IPv4 地址 . . . . . . . . . . . . : 10.1.1.15 IPv6 地址 . . . . . . . . . . . . : fe80::42e:23ba:5f50:4232%16 子网掩码 . . . . . . . . . . . . : 255.255.255.0 默认网关. . . . . . . . . . . . . : 10.1.112.1 以太网适配器 vEthernet (WSL (Hyper-V firewall)): 连接特定的 DNS 后缀 . . . . . . . : IPv4 地址 . . . . . . . . . . . . : 172.31.224.1 子网掩码 . . . . . . . . . . . . : 255.255.240.0 默认网关. . . . . . . . . . . . . :
IPV6 格式
Section titled “IPV6 格式”IPV6 有32字符, 为简便读写设定了一些压缩格式简写, 机器可以按规则补全恢复原有的 IPV6 地址
# 一组 4 个字符或连续多组全为 0 简写为 ::(避免多种恢复结果, 一个IPV6地址只能出现 1 次) 0000:0000:0000:0000:0000:0000:0000:0000 -> :: # 此种简写会导致补位出现多种情况, 所以不允许多个 :: 0000:0000:0001:0000:0000:0001:0000:0000 -> ::0001::0001:: # 16 进制中 00A0 = A0, 数字中前置的 0 不影响大小, 也适用于 IPV6 0000:0000:0000:0001:0000:0000:0002:0000 -> ::1:0:0:2:0
为了对局域网下的设备进行分类, 设计了子网掩码对网段进行划分(如局域网下可用 IP 地址划分 3 组, 每组50个 IP 地址)
因此, 网关在接到请求时, 可以通过使用子网掩码和目标 IP 按位与运算判断 IP 是否在子网, 是否要转发
# C 类地址的子网掩码为 255.255.255.0, 最后 8 位用于分配, 3 组需要 2 位表示(2^2), 50 个 IP 地址需要 6 位(2^6) # 子网掩码中 1 的位置表示网络部分(网段分组), 0 的位置表示主机部分(设备) # 实际划分网段, 每个网段还必须要有网络地址(第一个)和广播地址(最后一个), 即每个网段 52 地址 # 最后可得子网掩码为 255.255.255.192 11111111.11111111.11111111.11000000 -> 255.255.255.192 A子网的网络地址：192.168.1.0/26, 可用地址（192.168.1.1～192.168.1.62）, 广播地址：192.168.1.63/26 B子网的网络地址：192.168.1.64/26, 可用地址（192.168.65～192.168.1.126）, 广播地址：192.168.1.127 C子网的网络地址：192.168.1.128/26, 可用地址（192.168.129～192.168.1.190）, 广播地址：192.168.1.191 # 子网掩码二进制中有 26 位为 1, 所以可以直接加在 IP 地址后一同表示 192.168.1.100/26 # 11111111.11111111.11111111.11000000 单纯从子网掩码可以得出划分了 3-4 组 IP, 每组最多 256/4 - 2 可用 IP # A 子网 IP1 192.168.1.5 IP2 192.168.1.20 B 子网 IP3 192.168.1.70 # 通过和子网掩码计算可以得出 IP1 IP2 在同一个子网 IP1 192.168.1.5 & 255.255.255.192 = 192.168.1.0 IP2 192.168.1.20 & 255.255.255.192 = 192.168.1.0 IP3 192.168.1.70 & 255.255.255.192 = 192.168.1.64 # 一般家庭网络都为 C 类地址, 所以子网掩码一般为 255.255.255.0(即 1 个组) # 网络地址(子网地址 netmask), 一般为第一个 IP 地址, 常为 192.168.1.0 # 网关(路由器地址 gateway), 一般为第一个可用 IP 地址, 常为 192.168.1.1 # 广播地址, 一般为最后一个 IP 地址, 常为 192.168.1.255