网络寻址

Posted 2021-02-16 ruanchao

局域网寻址

1、以太网

当前应用最广泛的局域网技术是以太网，其它标准基本消失。

2、MAC地址

以太网寻址，基于MAC地址，又叫硬件地址。以太网每个节点都有全球唯一的MAC地址，由IEEE管理，并由制造商烧录到每块网卡中。MAC地址有48位，例如12-0A-34-B2-12-A5，前24位是厂商标识，后24位由厂家自行分配。

3、寻址过程

（1）主机A发送ARP地址解析协议的以太网帧，该帧包含A的IP和MAC，以及目的地B的IP和MAC，其中B的MAC填成00000000，表示未知。

（2）ARP帧广播出去，等待回应。

（3）B收到ARP，发现是自己的IP，则回应自己的MAC给A。

（4）A将B的MAC写入地址映射表，后续就可以直接通信了。MAC缓存有生存周期，会定期删除并重复上述过程。

 

互联网寻址

1、IP地址

跨网段的互联网寻址，是基于IP地址。IP网寻址是TCP/IP的精华。

IP地址=主机地址+子网掩码。主机地址是32位数字，分成4段、每段8位，方便记忆，例如：192.168.0.1。子网掩码，用来表示这个子网的网段范围大小，例如：255.255.255.0。 如果只有主机地址，而没有子网掩码，就无法判断这个地址属于哪个网段。

根据网段范围从大到小，IP地址分为ABCDE五类，ABC类是常用的单播IP地址。ABC类地址中又有一部分划出来作为私有IP地址空间，分别是A类的10.0.0.0~10.255.255.255（掩码255.0.0.0或/8）、B类的172.16.0.0~172.31.255.255（掩码255.255.0.0或/16）、C类的192.168.0.0~192.168.255.255（掩码255.255.255.0或/24），这些地址不会被互联网的公用计算机使用，而是在企业内网使用，也就说两个公司可能使用同一个地址。

2、DNS域名解析服务

IP地址很难记忆，因此引入DNS域名解析服务。DNS就是一个大型分布式数据库。

全球有13个处于顶端的根服务器，保存了互联网上所有被确认的域名和IP的对应关系。

3、IP路由

路由就是不同网段间的IP数据包传递。IP数据包有出发地IP和目的地IP，路由器根据路由表来决定数据包的下一跳线路。

因为IP网不是自下而上的网络，而是一个庞大的分布式系统，所以和PSTN电话网络不同，路由表不能统一人为设置，只能让路由器根据协议自动获取路由表。路由协议有OSPF、BGP等。

4、TCP/UDP端口

IP+Port来区分不同的服务。Port有65536个，0~1023系统保留，1024~65535动态端口，应用可以使用。

端口分TCP和UDP，两者编号独立，例如TCP/UDP都有200。

5、NAT网络地址转换

NAT将企业私有地址段转换成互联网外部地址段。

NAT三种方式：（1）静态ANT。内部每个地址映射成一个外部地址，内外地址数量一致，无法解决地址紧缺的问题。（2）动态地址NAT。外部地址是个IP地址池，动态分配。（3）网络地址端口转换NAPT。内部地址转换成同一个IP的不同端口。

起初发布RFC的IETF主张利用IPv6来解决地址短缺问题，但是后来意识到短期内不可能过渡到IPv6，所以制定各种NAT穿越标准。