什么是IP地址、子網(wǎng)掩碼和網(wǎng)關(guān)

什么是IP地址、子網(wǎng)掩碼和網(wǎng)關(guān)？其實啊，這些關(guān)鍵詞都是很入門的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)概念，對于已經(jīng)是老司機的網(wǎng)工來說，看的就是個創(chuàng)意，對于入門小白來說，看的是科普，對于行外人來說，看的就是熱鬧了。

所以為了照顧這三類群體，我會把內(nèi)容寫得都更加清楚一些，分為官方釋義和個人分析兩個部分。

1、IP地址是個啥?

官方解釋

IP地址(Internet Protocol Address)，全稱為網(wǎng)際協(xié)議地址，是一種在Internet上的給主機編址的方式。它是IP協(xié)議提供的一種統(tǒng)一的地址格式，常見的IP地址分為IPv4與IPv6兩大類，它為互聯(lián)網(wǎng)上的每一個網(wǎng)絡(luò)和每一臺主機分配一個邏輯地址，以此來屏蔽物理地址的差異。

現(xiàn)在是互聯(lián)網(wǎng)大行的時代，所以，我們每個人在生活中其實都在接觸IP地址。

只要你使用具有上網(wǎng)功能的電子設(shè)備，就都有IP地址。這樣理解吧，每個人都有身份證，所以每個上網(wǎng)設(shè)備也都有IP地址。

每個人之間相互聯(lián)系需要互相知道對方名字/聯(lián)系方式，那么每個上網(wǎng)設(shè)備之間需相互聯(lián)系，則通過IP地址來搞定。

現(xiàn)在，像百度、阿里、騰訊這樣的互聯(lián)網(wǎng)的巨頭通過IP地址，把設(shè)備和設(shè)備，人和人連接起來，實現(xiàn)萬物互聯(lián)。

說到這里，就不得不提到一點：IP地址目前分為IPv4和IPv6地址。

特地說明一下，IPv是“Internet Protocol Version”(互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議版本)的縮寫，4和6這樣的數(shù)字代表“版本幾”。

我們之前用的一直都是IPv4地址，但是數(shù)字的編碼是有窮盡的，所以大佬們開始研究起IPv5地址。

但是IPv5版本的地址在實驗過程中夭折，所以才出現(xiàn)了現(xiàn)在很多APP首頁下方都有顯示的IPv6地址。

為什么IPv4會用完?這里拓展來說明一下：

IPv4創(chuàng)建的地址基于32位，所以只能創(chuàng)建4,294,967,296(4.2億)個IP地址。隨著互聯(lián)網(wǎng)的不斷發(fā)展，擴展和入口點整合(例如物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備)，需要的獨立IP地址將遠超過IPv4能提供的4.2億個。

而IPv6地址長度為128位，能夠提供比上一代更多的IP地址，可以提供的IP地址數(shù)量會達到340,282,366,920,938,463,463,374,607,431,768,211,456個。(手動滑稽)

2、子網(wǎng)掩碼又是個啥?

官方解釋

子網(wǎng)掩碼(網(wǎng)絡(luò)掩碼/地址掩碼)是一種用來指明一個IP地址的哪些位標識的是主機所在的網(wǎng)絡(luò)地址與主機地址的位掩碼。通常情況下，子網(wǎng)掩碼和地址本身的表示方法是一樣的。子網(wǎng)掩碼不能單獨存在，它必須結(jié)合IP地址一起使用。

子網(wǎng)掩碼和IP地址一樣，也是一個32位的二進制數(shù)。那長得差不多，為啥它和IP地址為什么非要在一起用呢?

給你這樣解釋，他就像是IP地址的“照妖鏡”。

你看啊，IP地址那么多那么亂，我們怎么分的清哪個能用哪個不能用?哪個是a，哪個是b?

這時候，把子網(wǎng)掩碼這個鏡子拿出來一照，喲呵，這下就能知道IP地址的“真面目”了。

那如果單獨用照妖鏡，沒有妖怪，它怎么能釋放它的大招，秒殺敵方呢?

再舉個例子：

你收到了一封全是外文的來信，信封上寫著全是外文的收件人和地址。

因為全是外文，你由于語言限制分不清哪個是哪個，這個時候子網(wǎng)掩碼就跑出來，給你翻譯一下，告訴你左邊是地址，右邊是收件人。

子網(wǎng)掩碼不僅能辨別IP地址是什么種類，也可以辨別它們是有效的還是無效的，是局域網(wǎng)上的還是遠程網(wǎng)上的，這樣才能更好的實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的正常連接。

3、網(wǎng)關(guān)到底是啥?

官方解釋

網(wǎng)關(guān)(Gateway)又稱網(wǎng)間連接器、協(xié)議轉(zhuǎn)換器。網(wǎng)關(guān)在網(wǎng)絡(luò)層以上實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互連，是最復雜的網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備，僅用于兩個高層協(xié)議不同的網(wǎng)絡(luò)互連。網(wǎng)關(guān)既可以用于廣域網(wǎng)互連，也可以用于局域網(wǎng)互連。

這個長得和路由器差不多的東西就是網(wǎng)關(guān)(Gateway)，目前很多路由器都有網(wǎng)關(guān)的功能。網(wǎng)關(guān)是對兩個網(wǎng)絡(luò)段中，使用的不同傳輸協(xié)議的數(shù)據(jù)進行互相翻譯轉(zhuǎn)換的設(shè)備。

從一個網(wǎng)絡(luò)向另一個網(wǎng)絡(luò)發(fā)送信息，也必須經(jīng)過一道“關(guān)口”，這道關(guān)口就是網(wǎng)關(guān)，即網(wǎng)絡(luò)的“入口”或者“出口”。

網(wǎng)關(guān)就好像是主機內(nèi)部的“門”。一個房間可以有多扇門，一臺主機可以有多個網(wǎng)關(guān)。

舉個例子：

網(wǎng)絡(luò)A的IP地址范圍為“192.168.1.1~192. 168.1.254”，子網(wǎng)掩碼255.255.255.0;如果需要與其它網(wǎng)段通信，那么它的網(wǎng)關(guān)可以設(shè)置為192.168.1.1。

網(wǎng)絡(luò)B的IP地址范為“192.168.2.1~192.168.2.254”，子網(wǎng)掩碼255.255.255.0。如果需要與其它網(wǎng)段通信，那么它的網(wǎng)關(guān)可以設(shè)置為192.168.2.1。

在沒有路由器的情況下，不同的兩個網(wǎng)絡(luò)之間是不能進行TCP/IP通信的，即使是兩個網(wǎng)絡(luò)連接在同一臺交換機(或集線器)上，TCP/IP協(xié)議也會根據(jù)子網(wǎng)掩碼(255.255.255.0)判定兩個網(wǎng)絡(luò)中的主機處在不同的網(wǎng)絡(luò)里。

而要實現(xiàn)這兩個網(wǎng)絡(luò)之間的通信，則必須通過網(wǎng)關(guān)。

如果網(wǎng)絡(luò)A中的主機，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)包的目的主機不在本地網(wǎng)絡(luò)中，就把數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)給它自己的網(wǎng)關(guān)，再由網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)發(fā)給網(wǎng)絡(luò)B的網(wǎng)關(guān)，網(wǎng)絡(luò)B的網(wǎng)關(guān)再轉(zhuǎn)發(fā)給網(wǎng)絡(luò)B的某個主機，網(wǎng)絡(luò)B向網(wǎng)絡(luò)A轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包，這樣才能產(chǎn)生通信。

所以說，只有設(shè)置好網(wǎng)關(guān)的IP地址，TCP/IP協(xié)議才能實現(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)之間的相互通信。

4、如果想入門網(wǎng)絡(luò)，還可以看些啥?

了解像諸如VLAN、三層交換機、網(wǎng)關(guān)、DNS、子網(wǎng)掩碼、MAC地址、DHCP服務(wù)和PPPoE撥號……這樣的基礎(chǔ)概念，是網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)入門的第一步。

搞得清楚它們，你才能看懂之后更深的網(wǎng)絡(luò)方向的資料和文章。所以，如果看完解讀，對網(wǎng)絡(luò)甚至是網(wǎng)工產(chǎn)生了興趣，推薦幾本好書：

網(wǎng)絡(luò)技術(shù)行業(yè)是一個需要終身學習的行業(yè)，網(wǎng)絡(luò)工程師需要不斷充電。

猶記得在2011年學習CCNP時，抱著《TCP/IP路由技術(shù)》看了至少三遍，這本被稱為網(wǎng)絡(luò)技術(shù)圣經(jīng)的書籍讓我在當時得到了飛快的提升。

后來陸續(xù)閱讀了BGP系列、組播系列、MPLS系列，都是非常經(jīng)典的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)書籍。近些年，也在閱讀Segment Routing卷一和卷二，這兩本也是目前業(yè)內(nèi)唯一全面介紹Segment Routing技術(shù)的書籍。

所以，建議所有想要入門網(wǎng)絡(luò)技術(shù)行業(yè)，或者已經(jīng)在行業(yè)內(nèi)想要進行技術(shù)提升的你，都可以認真看一下這份書單。