ip地址，MAC地址，子网掩码，网关，VPC，交换机，

深藏阁楼爱情的钟 2022-12-20 06:06 147阅读 0赞

## **IP地址：** ##

**IP地址分为五类：**

IP地址分为五类:A类保留给政府机构，B类分配给中等规模的公司，C类分配给任何需要的人，D类用于组播，E类用于实验。

私有地址（Private address）属于非注册地址，专门为组织机构内部使用。

以下列出留用的内部私有地址

A类 10.0.0.0--10.255.255.255

B类 172.16.0.0--172.31.255.255

C类 192.168.0.0--192.168.255.255

支持使用 192.168.0.0/16、172.16.0.0/12、10.0.0.0/8 及其子网作为专有网络地址段，网段掩码有效范围 8~24。

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地址=网络地址+主机地址，比如：  
![在这里插入图片描述][2019052010284394.png]

## 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地址是网卡出厂时设定的，是固定的（但可以通过在设备管理器中或注册表等方式修改，同一网段内的MAC地址必须唯一）。MAC地址采用十六进制数表示，长度是6个字节（48位），分为前24位和后24位。

## 子网掩码： ##

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  
IP地址是以网络号和主机号来标示网络上的主机的，我们把网络号相同的主机称之为本地网络，网络号不相同的主机称之为远程网络主机，本地网络中的主机可以直接相互通信；远程网络中的主机要相互通信必须通过本地网关（Gateway）来传递转发数据。

**子网掩码的概念及作用**  
①、子网掩码（Subnet Mask）又叫网络掩码、地址掩码，必须结合IP地址一起对应使用。  
②、只有通过子网掩码，才能表明一台主机所在的子网与其他子网的关系，使网络正常工作。  
③、子网掩码和IP地址做“与”运算，分离出IP地址中的网络地址和主机地址，用于判断该IP地址是在本地网络上，还是在远程网络网上。  
④、子网掩码还用于将网络进一步划分为若干子网，以避免主机过多而拥堵或过少而IP浪费。

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这个是设置私网ip，公网ip是绑定路由器上面

**为什么要使用子网掩码？**

前面说道，子网掩码可以分离出IP地址中的网络地址和主机地址，那为什么要分离呢？因为两台主机要通信，首先要判断是否处于同一网段，即网络地址是否相同。如果相同，那么可以把数据包直接发送到目标主机，否则就需要路由网关将数据包转发送到目的地。

可以这么简单的理解：A主机要与B主机通信，A和B各自的IP地址与A主机的子网掩码进行And与运算，看得出的结果：  
1、结果如果相同，则说明这两台主机是处于同一个网段，这样A可以通过ARP广播发现B的MAC地址，B也可以发现A的MAC地址来实现正常通信。  
2、如果结果不同，ARP广播会在本地网关终结，这时候A会把发给B的数据包先发给本地网关，网关再根据B主机的IP地址来查询路由表，再将数据包继续传递转发，最终送达到目的地B。  
计算机的网关（Gateway）就是到其他网段的出口，也就是路由器接口IP地址。路由器接口使用的IP地址可以是本网段中任何一个地址，不过通常使用该网段的第一个可用的地址或最后一个可用的地址，这是为了尽可能避免和本网段中的主机地址冲突。

**私有网络（VPC）**  
VPC全称：（Virtual Private Cloud）是公有云上私有网络，通俗讲就就就是用户自可定义的网络，您可以在这个私有网络内部署云主机、负载均衡、数据库、Nosql快存储等云服务资源，简单的说就是你可以在这个上面继续为别人提供云服务。你可自由划分网段、制定路由策略。私有网络可以配置公网网关来访问Internet，同时也支持配置公网或专线接入搭建混合云，私有网络之间网络逻辑隔离，自己能够管理配置和策略的虚拟网络环境，从而进一步提升我们在AWS环境中的资源的安全性。  
提供VPC服务的如阿里云（[https://dwz.cn/8XM02bBJ）][https_dwz.cn_8XM02bBJ]  
2 使用私有网络的好处  
（1） 灵活部署：自定义网络划分、路由规则，配置实施立即生效  
（2） 安全隔离：100%逻辑隔离的网络空间，完会自主性  
（3） 丰富接入：支持公网VPN接入和专线接入  
（4） 访问控制：精确到端口的网络控制，满足金融政企的安全要求

# 路由器和交换机 #

路由器（VRouter）是专有网络的枢纽。作为专有网络中重要的功能组件，它可以连接VPC内的各个交换机，同时也是连接VPC和其他网络的网关设备。每个专有网络创建成功后，系统会自动创建一个路由器。每个路由器关联一张路由表。更多信息，参见[路由][Link 1]。

交换机（VSwitch）是组成专有网络的基础网络设备，用来连接不同的云产品实例。创建专有网络之后，您可以通过创建交换机为专有网络划分一个或多个子网。同一专有网络内的不同交换机之间内网互通。您可以将应用部署在不同可用区的交换机内，提高应用的可用性。

路由器和交换机的区别：

### **它们在哪里工作？** ###

根据 OSI模型的网络体系划分，自底向上，***路由器* 工作在第三层（网络层）**，而我们常说的***交换机* 工作在第二层（链路层）**（目前有更加高级的三层交换机，四层交换机，甚至还有七层交换机）  
![这里写图片描述][format_png]

### 它们怎么工作 ###

它们的主要工作如下：  
**路由器：寻址，转发（依靠 IP 地址）**  
**交换机：过滤，转发（依靠 MAC 地址）**

我们可以看出这两者的主要工作就是转发数据，但是不同之处是，依靠的地址不同，这是一个根本区别！

路由器内有一份**路由表**，里面有它的寻址信息（就像是一张地图），它收到网络层的**数据报**后，会根据路由表和选路算法将数据报转发到下一站（可能是路由器、交换机、目的主机）

交换机内有一张**MAC表**，里面存放着和它相连的所有设备的MAC地址，它会根据收到的**数据帧**的首部信息内的目的MAC地址在自己的表中查找，如果有就转发，如果没有就放弃

我们来看一个网络拓扑图例子：  
![这里写图片描述][format_png 1]

通过拓扑图我们应该知道：  
**每一个路由器与其之下连接的设备，其实构成一个局域网**  
交换机工作在路由器之下，就是也就是**交换机工作在局域网内**  
交换机用于**局域网内网的数据转发**  
路由器用于**连接局域网和外网**

举个例子：  
我们每个人相当于主机，路由器相当于快递员，宿管大爷相当于交换机，学校是一个局域网  
快递员根据学校地址（IP）把包裹送到学校，再根据公寓号（子网IP）把快递交给这个公寓的宿管大爷，宿管大爷根据你的名字（MAC）交给你

### **它们两个可不可以少一个？** ###

交换机在局域网内工作，它根据 MAC 地址转发数据，如果没有了路由器在网络层寻址，那么我们的数据就不能发送到其他网络终端上去了

路由器内集成了交换机的功能，主机与路由器相连也可以实现数据转发，但是不足之处是：  
可扩展的接口不如交换机多  
交换机通常由硬件加速转发，路由器主要靠软件寻址，速度慢

### **实际网络数据转发过程** ###

> 此处参考：微信公众号：码农翻身，作者：刘欣

通过一个实际网络数据转发的过程，我们可以更好的理解路由器与交换机的区别所在

假设你使用电脑访问www.baidu.com  
过程大致如下：  
![这里写图片描述][format_png 2]

你的电脑先在应用层打包一个 HTTP报文，然后在传输层在打包成 TCP报文，然后再根据 DNS 查到的 IP 在网络层打包成 IP数据报，然后在通过链路层打包成以太网数据帧，发送给你的交换机：  
![这里写图片描述][format_png 3]

你的交换机收到后，重新包装数据帧，再发送给你的路由器：  
![这里写图片描述][format_png 4]  
你的路由器利用 NAT(Network Address Translation)，将你的主机IP（局域网IP）转换为外网IP，还会修改端口号，对外完全隐藏你的主机，再根据路由表选择一条合适的路径进行转发：  
*（这里感谢@yc2503的指正）*  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2JhaWR1XzMyMDQ1MjAx_size_16_color_FFFFFF_t_70]  
在接下来的过程中，每个节点都只改变 MAC 地址，然后在网络中一路向着目的地发送

### 关于NAT： ###

NAT是一种网络隐蔽技术，它通过建立IP地址映射来隐藏内部的网络  
它的主要功能有：

*  提高内部网络的安全性
 *  共享网络地址，减少地址消耗

NAT主要有三种实现方式：

*  静态NAT（Basic NAT）：最基本的网络转换实现，只转换IP地址，建立IP地址的一对一映射，不支持端口转换
 *  网络地址端口转换（NAPT）：这种方式支持端口的映射，并允许多台主机共享一个公网IP地址
 *  端口多路复用（Port address Translation,PAT)：是指改变外出数据包的源端口并进行端口转换，即端口地址转换.采用端口多路复用方式。

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[Link 1]: https://www.alibabacloud.com/help/zh/doc-detail/49002.htm?spm=a2c63.p38356.a3.1.1a2248a7O318zV
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