1、ip地址划分

二进制的特点

（1）、它由两个数码0，1组成，二进制数运算规律是逢二进一。
（2）、二进制数的书写通常在数的右下方注上基数2，或加后面加B表示。

二进制的优点

（1）、二进制数中只有两个数码0和1，可用具有两个不同稳定状态的元器件来表示一位数码。例如，电路中某一通路的电流的有无，某一节点电压的高低，晶体管的导通和截止等。

（2）、二进制数运算简单，大大简化了计算中运算部件的结构。

（3）、二进制天然兼容逻辑运算。

2、二进制的缺点

二进制计数在日常使用上位数往往很长，读写不便。

图片.png

3、十进制

十进制数用0、1、2、3.........9 ， 这十个数来表示。十进制（计数法）是以10为基础数字系统, 是在世界上应用最广泛的进位制。

即满十进一，满二十进二，以此类推；按权展开，第一位权为10^{0，第二位10}1……以此类推，第N位10^（N-1），该数的数值等于每位位的数值*该位对应的权值之和。

图片.png

4、ip地址类型

（1）、 A类IP地址 一个A类IP地址由1字节的网络地址和3字节主机地址组成，它主要为大型网络而设计的，网络地址的最高位必须是“0”， 地址范围从1.0.0.0 到127.0.0.0）。可用的A类网络有127个，每个网络能容纳1亿多个主机。其中127.0.0.1是一个特殊的IP地址，表示主机本身，用于本地机器的测试。

注：A:0-127，其中0代表任何地址，127为回环测试地址，因此，A类ip地址的实际范围是1-126.默认子网掩码为255.0.0.0

（2）、B类IP地址 一个B类IP地址由2个字节的网络地址和2个字节的主机地址组成，网络地址的最高位必须是“10”，地址范围从128.0.0.0到191.255.255.255。可用的B类网络有16382个，每个网络能容纳6万多个主机 。

注：B:128-191，其中128.0.0.0和191.255.0.0为保留ip，实际范围是128.1.0.0--191.254.0.0

（3）、C类IP地址 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，网络地址的最高位必须是“110”。范围从192.0.0.0到223.255.255.255。C类网络可达209万余个，每个网络能容纳254个主机。

注：C:192-223，其中192.0.0.0和223.255.255.0为保留ip，实际范围是192.0.1.0--223.255.254.0

（4）、 D类地址 用于多点广播（Multicast）。 D类IP地址第一个字节以“lll0”开始，它是一个专门保留的地址。它并不指向特定的网络，目前这一类地址被用在多点广播（Multicast）中。多点广播地址用来一次寻址一组计算机，它标识共享同一协议的一组计算机。224.0.0.0到239.255.255.255用于多点广播 。

（5）、E类IP地址 以“llll0”开始，为将来使用保留。240.0.0.0到255.255.255.254，255.255.255.255用于广播地址

5、ip地址范围

（1）、A类地址的表示范围为：0.0.0.0~126.255.255.255，默认网络掩码为：255.0.0.0；A类地址分配给规模特别大的网络使用。A类网络用第一组数字表示网络本身的地址，后面三组数字作为连接于网络上的主机的地址。分配给具有大量主机（直接个人用户）而局域网络个数较少的大型网络。例如IBM公司的网络。

（2）、 B类地址的表示范围为：128.0.0.0~191.255.255.255，默认网络掩码为：255.255.0.0；B类地址分配给一般的中型网络。B类网络用第一、二组数字表示网络的地址，后面两组数字代表网络上的主机地址。

（3）、C类地址 C类地址的表示范围为：192.0.0.0~223.255.255.255，默认网络掩码为：255.255.255.0；C类地址分配给小型网络，如一般的局域网和校园网，它可连接的主机数量是最少的，采用把所属的用户分为若干的网段进行管理。C类网络用前三组数字表示网络的地址，最后一组数字作为网络上的主机地址。
（4）、 D类地址和E类地址 用途比较特殊，D类地址称为广播地址，供特殊协议向选定的节点发送信息时用,E类地址保留给将来使用。

D类 组播，VRRP协议 ，keepalive高可用

6、静态NAT

如果一个内部主机唯一占用一个公网IP，这种方式被称为一对一模型。此种方式下，转换上层协议就是不必要的，因为一个公网IP就能唯一对应一个内部主机。显然，这种方式对节约公网IP没有太大意义，主要是为了实现一些特殊的组网需求。比如用户希望隐藏内部主机的真实IP，或者实现两个IP地址重叠网络的通信。

NAT重载（经常应用到实际中）

这是最常用的NAT类型。NAT重载也是动态NAT，它利用源端口将多个私网ip地址映射到一个公网ip地址(多对一)。那么，它的独特之处何在呢?它也被称为端口地址特换(PAT)。通过使用PAT(NAT重载)，只需使用一个公网ip地址，就可将数千名用户连接到因特网。其核心之处就在于利用端口号实现公网和私网的转换。
面对私网内部数量庞大的主机，如果NAT只进行IP地址的简单替换，就会产生一个问题：当有多个内部主机去访问同一个服务器时，从返回的信息不足以区分响应应该转发到哪个内部主机。此时，需要NAT设备根据传输层信息或其他上层协议去区分不同的会话，并且可能要对上层协议的标识进行转换，比如TCP或UDP端口号。这样NAT网关就可以将不同的内部连接访问映射到同一公网IP的不同传输层端口，通过这种方式实现公网IP的复用和解复用。这种方式也被称为端口转换PAT、NAPT或IP伪装，但更多时候直接被称为NAT，因为它是最典型的一种应用模式。

图片.png

NAT技术的优点

节省合法的公有ip地址
地址重叠时，提供 解决办法

网络发生变化时，避免重新编址（这个问题具有亲身体会，原本所在的实习单位搬迁，我们搬到了新的住处，网络环境发生了一些变化，但是由于nat技术的特点，我们局域网的地址并没有发生改变，我们依然使用着最初的编址方案）

NAT对我们来说最大的贡献就是帮助我们节省了大量的ip资源

NAT技术的缺点

在介绍NAT的诸多缺点之前，我们先简单介绍下什么是IP的端到端通信：
IP协议的一个重要贡献是把世界变得平等。在理论上，具有IP地址的每个站点在协议层面有相当的获取服务和提供服务的能力，不同的IP地址之间没有差异。人们熟知的服务器和客户机实际是在应用协议层上的角色区分，而在网络层和传输层没有差异。一个具有IP地址的主机既可以是客户机，也可以是服务器，大部分情况下，既是客户机，也是服务器。端到端对等看起来是很平常的事情，而意义并不寻常。但在以往的技术中，很多协议体系下的网络限定了终端的能力。正是IP的这个开放性，使得TCP/IP协议族可以提供丰富的功能，为应用实现提供了广阔平台。因为所有的IP主机都可以服务器的形式出现，所以通讯设计可以更加灵活。使用UNIX/LINUX的系统充分利用了这个特性，使得任何一个主机都可以建立自己的HTTP、SMTP、POP3、DNS、DHCP等服务。与此同时，很多应用也是把客户端和服务器的角色组合起来完成功能。例如在VoIP应用中，用户端向注册服务器登录自己的IP地址和端口信息过程中，主机是客户端；而在呼叫到达时，呼叫处理服务器向用户端发送呼叫请求时，用户端实际工作在服务器模式下。在语音媒体流信道建立过程后，通讯双向发送语音数据，发送端是客户模式，接收端是服务器模式。而在P2P的应用中，一个用户的主机既为下载的客户，同时也向其他客户提供数据，是一种C/S混合的模型。上层应用之所以能这样设计，是因为IP协议栈定义了这样的能力。试想一下，如果IP提供的能力不对等，那么每个通信会话都只能是单方向发起的，这会极大限制通信的能力。细心的读者会发现，前面介绍NAT的一个特性正是这样一种限制。没错，NAT最大的弊端正在于此——破坏了IP端到端通信的能力。

NAT的弊端

首先，NAT使IP会话的保持时效变短。因为一个会话建立后会在NAT设备上建立一个关联表，在会话静默的这段时间，NAT网关会进行老化操作。这是任何一个NAT网关必须做的事情，因为IP和端口资源有限，通信的需求无限，所以必须在会话结束后回收资源。通常TCP会话通过协商的方式主动关闭连接，NAT网关可以跟踪这些报文，但总是存在例外的情况，要依赖自己的定时器去回收资源。而基于UDP的通信协议很难确定何时通信结束，所以NAT网关主要依赖超时机制回收外部端口。通过定时器老化回收会带来一个问题，如果应用需要维持连接的时间大于NAT网关的设置，通信就会意外中断。因为网关回收相关转换表资源以后，新的数据到达时就找不到相关的转换信息，必须建立新的连接。当这个新数据是由公网侧向私网侧发送时，就会发生无法触发新连接建立，也不能通知到私网侧的主机去重建连接的情况。这时候通信就会中断，不能自动恢复。即使新数据是从私网侧发向公网侧，因为重建的会话表往往使用不同于之前的公网IP和端口地址，公网侧主机也无法对应到之前的通信上，导致用户可感知的连接中断。NAT网关要把回收空闲连接的时间设置到不发生持续的资源流失，又维持大部分连接不被意外中断，是一件比较有难度的事情。在NAT已经普及化的时代，很多应用协议的设计者已经考虑到了这种情况，所以一般会设置一个连接保活的机制，即在一段时间没有数据需要发送时，主动发送一个NAT能感知到而又没有实际数据的保活消息，这么做的主要目的就是重置NAT的会话定时器。

其次，NAT在实现上将多个内部主机发出的连接复用到一个IP上，这就使依赖IP进行主机跟踪的机制都失效了。如网络管理中需要的基于网络流量分析的应用无法跟踪到终端用户与流量的具体行为的关系。基于用户行为的日志分析也变得困难，因为一个IP被很多用户共享，如果存在恶意的用户行为，很难定位到发起连接的那个主机。即便有一些机制提供了在NAT网关上进行连接跟踪的方法，但是把这种变换关系接续起来也困难重重。基于IP的用户授权不再可靠，因为拥有一个IP的不等于一个用户或主机。一个服务器也不能简单把同一IP的访问视作同一主机发起的，不能进行关联。有些服务器设置有连接限制，同一时刻只接纳来自一个IP的有限访问(有时是仅一个访问)，这会造成不同用户之间的服务抢占和排队。有时服务器端这样做是出于DOS攻击防护的考虑，因为一个用户正常情况下不应该建立大量的连接请求，过度使用服务资源被理解为攻击行为。但是这在NAT存在时不能简单按照连接数判断。
总之，缺点大概： 无法进行端到端的ip跟踪（破坏了端对端通信的平等性） 很多应用层协议无法识别（比如ftp协议 ）

7、子网掩码的作用

（1）、子网掩码的作用

在设置电脑IP时，会碰到两个重要的参数，一个是IP地址，一个是子网掩码。IP地址是互联网上每个子网或每个主机在网络上的唯一身份标签，那子网掩码是干什么用的呢？

随着互联网的发展，越来越多的网络产生，有的网络多则几百台主机，少则区区几台，这样就浪费了大量的IP地址，所以要划分子网。为了有序地区分和管理不同的子网，就需要使用子网掩码。

子网掩码是一种用来指明一个IP地址所标示的主机处于哪个子网中。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。

（2）、子网掩码的用法

子网掩码是一个32位地址，对于A类地址来说，默认的子网掩码是255.0.0.0；对于B类地址来说默认的子网掩码是255.255.0.0；对于C类地址来说默认的子网掩码是255.255.255.0。

子网掩码通常有十进制和二级制两种表现形式，255.255.0.0用二进制表示则为1111111.11111111.00000000.00000000，其中，前面2个字节的16位“1”表示网络号，后面2个字节的16位“0”表示主机号。

当配合IP地址172.20.0.4使用时，则表示该IP地址是B类地址，172.20是网络标识，0.4是主机标识。也即子网掩码AND IP地址的部分是网络标识，子网掩码取反后AND IP地址的部分即为主机标识。

子网掩码有两个特殊地址，当子网掩码的主机地址全为0时，表示该网络地址，当子网掩码的主机地址全为1时，表示该网络的广播地址。

8、DNS解析

一． 根域

就是所谓的“.”，其实我们的网址www.baidu.com在配置当中应该是www.baidu.com.（最后有一点），一般我们在浏览器里输入时会省略后面的点，而这也已经成为了习惯。

根域服务器我们知道有13台，但是这是错误的观点。

根域服务器只是具有13个IP地址，但机器数量却不是13台，因为这些IP地址借助了任播的技术，所以我们可以在全球设立这些IP的镜像站点，你访问到的这个IP并不是唯一的那台主机。

具体的镜像分布可以参考维基百科。这些主机的内容都是一样的

二． 域的划分

根域下来就是顶级域或者叫一级域，

有两种划分方式，一种互联网刚兴起时的按照行业性质划分的com.，net.等，一种是按国家划分的如cn.，jp.，等。

具体多少你可以自己去查，我们这里不关心。

每个域都会有域名服务器，也叫权威域名服务器。

Baidu.com就是一个顶级域名，而www.baidu.com却不是顶级域名，他是在baidu.com 这个域里的一叫做www的主机。

一级域之后还有二级域，三级域，只要我买了一个顶级域，并且我搭建了自己BIND服务器（或者其他软件搭建的）注册到互联网中，那么我就可以随意在前面多加几个域了（当然长度是有限制的）。

比如a.www.baidu.com，在这个网址中，www.baidu.com变成了一个二级域而不是一台主机，主机名是a。

三． 域名服务器

能提供域名解析的服务器，上面的记录类型可以是A(address)记录，NS记录（name server），MX（mail），CNAME等。

（详解参见博客：域名解析中A记录、CNAME、MX记录、NS记录的区别和联系）

A记录是什么意思呢，就是记录一个IP地址和一个主机名字，比如我这个域名服务器所在的域test.baidu.com，我们知道这是一个二级的域名，然后我在里面有一条A记录,记录了主机为a的IP，查到了就返回给你了。

如果我现在要想baidu.com这个域名服务器查询a.test.baidu.com，那么这个顶级域名服务器就会发现你请求的这个网址在test.baidu.com这个域中，我这里记录了这个二级域的域名服务器test.baidu.com的NS的IP。我返回给你这个地址你再去查主机为a的主机把。

这些域内的域名服务器都称为权威服务器，直接提供DNS查询服务。（这些服务器可不会做递归哦）

四．解析过程

（1）、现在我有一台计算机，通过ISP接入了互联网，那么ISP就会给我分配一个DNS服务器，这个DNS服务器不是权威服务器，而是相当于一个代理的dns解析服务器，他会帮你迭代权威服务器返回的应答，然后把最终查到IP返回给你。

（2）、现在的我计算机要向这台ISPDNS发起请求查询ww、w.baidu.com这个域名了，(经网友提醒：这里其实准确来说不是ISPDNS，而应该是用户自己电脑网络设置里的DNS，并不一定是ISPDNS。比如也有可能你手工设置了8.8.8.8)

（3）、ISPDNS拿到请求后，先检查一下自己的缓存中有没有这个地址，有的话就直接返回。这个时候拿到的ip地址，会被标记为非权威服务器的应答。

（4）、如果缓存中没有的话，ISPDNS会从配置文件里面读取13个根域名服务器的地址（这些地址是不变的，直接在BIND的配置文件中），

（5）、然后像其中一台发起请求。

（6）、根服务器拿到这个请求后，知道他是com.这个顶级域名下的，所以就会返回com域中的NS记录，一般来说是13台主机名和IP。

（7）、然后ISPDNS向其中一台再次发起请求，com域的服务器发现你这请求是baidu.com这个域的，我一查发现了这个域的NS，那我就返回给你，你再去查。

（目前百度有4台baidu.com的顶级域名服务器）。

（8）、ISPDNS不厌其烦的再次向baidu.com这个域的权威服务器发起请求，baidu.com收到之后，查了下有www的这台主机，就把这个IP返回给你了，

（9）、然后ISPDNS拿到了之后，将其返回给了客户端，并且把这个保存在高速缓存中。

9、arp协议

arp 数据链路层
ARP 全称（Address Resolution Protocol）把ip地址解析成mac地址，在局域网中，网络中实际传输的是“帧”，帧里面是有目标主机的MAC地址的。在以太网中，一个主机要和另一个主机进行直接通信，必须要知道目标主机的MAC地址。但这个目标MAC地址是如何获得的呢？它就是通过地址解析协议获得的。所谓“地址解析”就是主机在发送帧前将目标IP地址转换成目标MAC地址的过程。ARP协议的基本功能就是通过目标设备的IP地址，查询目标设备的MAC地址，以保证通信的顺利进行。所以说从某种意义上讲ARP协议是工作在更低于IP协议的协议层。这也是为什么ARP欺骗更能够让人在神不知鬼不觉的情况下出现网络故障，他的危害更加隐蔽。

arp注意事项
a: arp欺骗
首先我们可以肯定一点的就是发送ARP欺骗包是通过一个恶毒的程序自动发送的，正常的TCP/IP网络是不会有这样的错误包发送的，而人工发送又比较麻烦。也就是说当黑客没有运行这个恶毒程序的话，网络上通信应该是一切正常的，保留在各个连接网络计算机上的ARP缓存表也应该是正确的，只有程序启动开始发送错误ARP信息以及ARP欺骗包时才会让某些计算机访问网络出现问题。接下来我们来阐述下ARP欺骗的原理。

ARP欺骗（英语：ARP spoofing），又称ARP毒化（ARP poisoning，网上上多译为ARP病毒）或ARP攻击，是针对以太网地址解析协议（ARP）的一种攻击技术，通过欺骗局域网内访问者PC的网关MAC地址，使访问者PC错以为攻击者更改后的MAC地址是网关的MAC，导致网络不通。此种攻击可让攻击者获取局域网上的数据包甚至可篡改数据包，且可让网上上特定计算机或所有计算机无法正常连线。

第一步：假设这样一个网络，一个Hub或交换机连接了3台机器，依次是计算机A，B，C。

A的地址为：IP：192.168.1.1 MAC: AA-AA-AA-AA-AA-AA

B的地址为：IP：192.168.1.2 MAC: BB-BB-BB-BB-BB-BB

C的地址为：IP：192.168.1.3 MAC: CC-CC-CC-CC-CC-CC

第二步：正常情况下在A计算机上运行ARP -A查询ARP缓存表应该出现如下信息。

Interface: 192.168.1.1 on Interface 0x1000003
Internet Address Physical Address Type
192.168.1.3 CC-CC-CC-CC-CC-CC dynamic

第三步：在计算机B上运行ARP欺骗程序，来发送ARP欺骗包。

B向A发送一个自己伪造的ARP应答，而这个应答中的数据为发送方IP地址是192.168.10.3（C的IP地址），MAC地址是DD-DD-DD-DD-DD-DD（C的MAC地址本来应该是CC-CC-CC-CC-CC-CC，这里被伪造了）。当A接收到B伪造的ARP应答，就会更新本地的ARP缓存（A可不知道被伪造了）。而且A不知道其实是从B发送过来的，A这里只有192.168.10.3（C的IP地址）和无效的DD-DD-DD-DD-DD-DD mac地址。

第四步：欺骗完毕我们在A计算机上运行ARP -A来查询ARP缓存信息。你会发现原来正确的信息现在已经出现了错误。

Interface: 192.168.1.1 on Interface 0x1000003

Internet Address Physical Address Type

192.168.1.3 DD-DD-DD-DD-DD-DD dynamic

从上面的介绍我们可以清楚的明白原来网络中传输数据包最后都是要根据MAC地址信息的，也就是说虽然我们日常通讯都是通过IP地址，但是最后还是需要通过ARP协议进行地址转换，将IP地址变为MAC地址。而上面例子中在计算机A上的关于计算机C的MAC地址已经错误了，所以即使以后从A计算机访问C计算机这个192.168.1.3这个地址也会被ARP协议错误的解析成MAC地址为DD-DD-DD-DD-DD-DD的。问题也会随着ARP欺骗包针对网关而变本加厉，当局域网中一台机器，反复向其他机器，特别是向网关，发送这样无效假冒的ARP应答信息包时，严重的网络堵塞就会开始。由于网关MAC地址错误，所以从网络中计算机发来的数据无法正常发到网关，自然无法正常上网。这就造成了无法访问外网的问题，另外由于很多时候网关还控制着我们的局域网LAN上网，所以这时我们的LAN访问也就出现问题了。
b: 局域网规模太大，广播风暴