計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)（二）IP地址和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器

上篇文章我們學(xué)習(xí)了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中非?；A(chǔ)的一部分知識(shí)，也就是 OSI 和 TCP/IP 相關(guān)的內(nèi)容。今天我們的學(xué)習(xí)相對(duì)來(lái)說(shuō)會(huì)更進(jìn)一步，要繼續(xù)學(xué)習(xí) IP 地址相關(guān)的知識(shí)以及一些網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和服務(wù)器相關(guān)的知識(shí)。放心，內(nèi)容都并不是很深，還是點(diǎn)到為止的水平。

IP地址

對(duì)于 IP 地址來(lái)說(shuō)，應(yīng)該是我們?cè)诮佑|網(wǎng)絡(luò)時(shí)接觸到的最多的一個(gè)東西。不管你在家還是在公司，查看電腦上的 IP 地址大都會(huì)是一個(gè) 192.168.xxx.xxx 這樣格式的數(shù)字。接下來(lái)，我們就來(lái)講講為什么會(huì)是這樣一個(gè)格式。

一個(gè) IP 地址，其實(shí)就是 32 Bit 的一段數(shù)據(jù)，一個(gè) 8 Bit 的數(shù)據(jù)表示一個(gè)字節(jié)，因此，IP 地址其實(shí)是由 4 個(gè)字節(jié)組成的。每一個(gè) Bit 在第一篇文章我們就說(shuō)過(guò)，它能表示兩種狀態(tài)，分別是 0 和 1 ，這樣的話，其實(shí)我們每一個(gè)字節(jié)就可以表示從 11111111 到 00000000 的范圍。轉(zhuǎn)換成 十進(jìn)制 也就是 255 到 0 。

相信聰明的你已經(jīng)想到了，IP 地址的范圍是 255.255.255.255 到 0.0.0.0 ，這種帶點(diǎn)的 十進(jìn)制 寫法也叫做 點(diǎn)分十進(jìn)制 。就拿我們最常見(jiàn)的局域網(wǎng)地址來(lái)說(shuō)， 192.168.1.0 到 192.168.1.255 就表明當(dāng)前這個(gè)網(wǎng)段可以有 256 個(gè) IP 地址。如果設(shè)備超過(guò)了 256 臺(tái)呢？那么我們可以再增加網(wǎng)段，比如說(shuō) 192.168.2.XXX 這樣。

IP 地址是有一定的結(jié)構(gòu)分類的，一般來(lái)說(shuō)會(huì)分為 A 至 E 共五類地址。

除了這個(gè)表格之外呢，還有一些私有 IP 地址。

• A類 10.0.0.0 - 10.255.255.255

• B類 172.16.0.0 - 172.31.255.255

• C類 192.168.0.0 - 192.168.255.255

另外還有一個(gè)地址 127.0.0.1 是一個(gè)回環(huán)地址，你可以認(rèn)為這個(gè)地址就是指向自己的這臺(tái)電腦的。

好了，關(guān)于 IP 的內(nèi)容就是這些，其實(shí)就是把上面的表格了解一下就好了。這一塊的知識(shí)不是特別重點(diǎn)的內(nèi)容。不像真正的 網(wǎng)絡(luò)工程師 的考試，需要考察的全是這方面的內(nèi)容，而且還有 子網(wǎng)掩碼 和 IP 地址的計(jì)算之類的內(nèi)容。這個(gè) 網(wǎng)絡(luò)工程師 也是我們這個(gè)系列考試中的一門 中級(jí)資格 的考試。如果你是從事網(wǎng)管、運(yùn)維之類的工作，可以考慮去嘗試一下哦！

IPV4 和 IPV6

上面學(xué)習(xí)到的 IP 地址其實(shí)就是我們最常見(jiàn)的 IPv4 形式的地址。應(yīng)該很多人聽(tīng)說(shuō)過(guò)，這個(gè) IPv4 的地址不夠用了，所以之后又出現(xiàn)了 IPv6 地址。那么為什么 IPv4 會(huì)不夠用呢？其實(shí)從上面關(guān)于 IP 地址和二進(jìn)制的轉(zhuǎn)換我們就可以看出，32 Bit 的 IPv4 可以有 40 多億個(gè)地址。但是，我們?cè)?IPv4 中還劃分了五類，后兩類都是有特殊用途的，所以真正能夠使用的 IPv4 的地址其實(shí)只有 30億 個(gè)左右，也就是只包括 A類、B類和C類 的地址?？粗€是很多吧？你再琢磨一下，一臺(tái)手機(jī)要上網(wǎng)是不是要一個(gè) IP 地址，一個(gè)家庭寬帶也需要一個(gè)，更別說(shuō)企業(yè)里面了。然后呢？光中國(guó)就有 14 億人口啊，不敢說(shuō)電腦人手一臺(tái)，但現(xiàn)在手機(jī)真的已經(jīng)普遍得不行了。你覺(jué)得 IPv4 的地址還夠用嗎？咱們還沒(méi)算別的各種終端呢，POS機(jī)、ATM、手持互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，想想都恐怖吧！

還好，大佬們通過(guò)各種技術(shù)解決了這個(gè)問(wèn)題，比如說(shuō)我們回家連上 Wifi ，所有出口 IP 都成了寬帶的那個(gè)，而且當(dāng)我們重新?lián)芴?hào)了之后，這個(gè) IP 還會(huì)變動(dòng)，之前的可能會(huì)被回收給別的地方使用。另外，大部分企業(yè)也會(huì)有類似的情況，也包括我們的網(wǎng)站服務(wù)器等，都會(huì)采用一些內(nèi)網(wǎng)編組減少出口和入口 IP 的方式來(lái)解決 IPv4 地址不夠用的問(wèn)題。

也正因?yàn)?IPv4 的這些問(wèn)題，于是出現(xiàn)了 IPv6 這個(gè)新的協(xié)議。它的長(zhǎng)度可就比 IPv4 大的多多了。IPv4 一共有 2³² 個(gè) IP ，而 IPv6 采用的是 128 Bit ，也就是能達(dá)到 2¹²⁸ 個(gè) IP ，你算算有多少。

約 3.4×10³⁸ ！

是不是很嗨呀！據(jù)說(shuō)比地球上的沙子還多，當(dāng)然，這個(gè)東西我們也沒(méi)法數(shù)到底是沙子多還是 IPv6 的地址多。這時(shí)，又會(huì)有一個(gè)問(wèn)題，如果用 點(diǎn)分十進(jìn)制 表示這個(gè) IPv6 的話，也有點(diǎn)不合適了，這個(gè)數(shù)據(jù)會(huì)非常長(zhǎng)。于是，IPv6 的表示方式就換成了 16 進(jìn)制的。這也是 IPv6 最被詬病的一點(diǎn)，我們先來(lái)看一下 IPv6 的地址是什么樣的。

fe80::8c78:6cef:b1a7:d16d%10

這不是亂碼，這就是我的電腦上的 IPv6 地址。Oh My God！如果我們的運(yùn)維或者網(wǎng)管用這玩意來(lái)組網(wǎng)，估計(jì)會(huì)崩潰的。也正因?yàn)槿绱耍琁Pv6 目前還是在我們看不見(jiàn)的地方已經(jīng)悄然普及了，但是，在家庭或者公司業(yè)務(wù)組網(wǎng)的時(shí)候，普遍的還是使用 IPv4 更為方便一些。除些之外，IPv6 還有一些別的特點(diǎn)，大家可以了解一下（僅了解即可）：

• 1）靈活的 IP 報(bào)文頭部格式。使用一系列固定格式的擴(kuò)展頭部取代了 IPv4 中可變長(zhǎng)度的選項(xiàng)字段。IPv6 中選項(xiàng)部分的出現(xiàn)方式也有所變化，使路由器可以簡(jiǎn)單跳過(guò)選項(xiàng)而不做任何處理，加快了報(bào)文處理速度。

• 2）IPv6 簡(jiǎn)化了報(bào)文頭部格式，字段只有 8 個(gè)，加快報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)，提高了吞吐量。

• 3）提高安全性。身份認(rèn)證和隱私權(quán)是 IPv6 的關(guān)鍵特性。

• 4）支持更多的服務(wù)類型。

• 5） 允許協(xié)議繼續(xù)演變，增加新的功能，使之適應(yīng)未來(lái)技術(shù)的發(fā)展。

網(wǎng)絡(luò)設(shè)備

網(wǎng)絡(luò)設(shè)備其實(shí)也是我們經(jīng)常接觸到的，主要工作在二、三層的硬件設(shè)備，比如說(shuō)路由器和交換機(jī)。交換機(jī)有二層和三層兩種，三層交換機(jī)是有一定路由功能的交換機(jī)。其實(shí)所謂的路由功能就是在這個(gè)硬件設(shè)備中有一個(gè)路由轉(zhuǎn)發(fā)表，可以將指定的數(shù)據(jù)進(jìn)行指定的轉(zhuǎn)發(fā)。而普通的二層交換機(jī)是沒(méi)這種功能的，也就是你只要把網(wǎng)線隨便插在交換機(jī)的哪個(gè)口上，數(shù)據(jù)都可以互相傳輸，是一種廣播形式的。

這張圖是一個(gè)比較典型的組網(wǎng)圖，RT 表示的是路由，SW 表示的交換機(jī)，PC 表示的是電腦或者各種終端?？梢钥吹?，一般情況下，我們的網(wǎng)線是接 路由 上的，然后 路由 轉(zhuǎn)發(fā)給 交換機(jī) ，交換機(jī) 的端口一般會(huì)比路由多很多，如果設(shè)備很多的話，可能還會(huì)有多層的 交換機(jī) 。這是使用 H3C 模擬器進(jìn)行虛擬組網(wǎng)練習(xí)的工具，大家有興趣的話可以自己去玩一玩，叫做 H3C Cloud Lab 。

現(xiàn)在，除了普通的路由之外，無(wú)線路由 也很普及了，也就是我們常說(shuō)的 Wifi 。而在企業(yè)中，無(wú)線 AP 也是一個(gè)比較常見(jiàn)的設(shè)備，一般會(huì)掛在房頂或者墻上。它是 Access Point 訪問(wèn)節(jié)點(diǎn)的意思，其實(shí)也可以看做是一個(gè) 無(wú)線版的交換機(jī) ，或者是 Wifi 的信號(hào)放大器。

除了 路由器 和 交換機(jī) 之外，物理層的中繼器、集線器（Hub），數(shù)據(jù)鏈路層的網(wǎng)橋等，大家可以自己查閱下相關(guān)的資料。下面我們?cè)賮?lái)說(shuō)一下與這些設(shè)備有關(guān)的一個(gè)數(shù)據(jù)交換形式的問(wèn)題。

數(shù)據(jù)交換方式

在我們的互聯(lián)網(wǎng)中，通信子網(wǎng)是由一些網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)和鏈路按照一定的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)連接起來(lái)的。在這些網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)中會(huì)有很多交換設(shè)備，它們不處理流經(jīng)的數(shù)據(jù)，而只是簡(jiǎn)單地把數(shù)據(jù)從一個(gè)交換設(shè)備傳送到另一個(gè)交換設(shè)備，直到達(dá)到目的地。在這個(gè)過(guò)程中，包括有幾種非常典型的交換方式：

• 電路交換：分配固定帶寬通信線路，線路利用率低，我們的電話線就是這種。

• 報(bào)文交換：存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)方式，用于報(bào)文短、實(shí)時(shí)性要求較高的業(yè)務(wù)，比如電報(bào)、語(yǔ)音、傳真等。

• 分組交換：存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)式，在報(bào)文交換的基礎(chǔ)上，分割分組傳輸，利用率比較高，它會(huì)將數(shù)據(jù)進(jìn)行固定長(zhǎng)度的切割。分組交換又演化出來(lái)了 幀中繼 和 ATM 兩種交換形式，ATM 是一種異步傳輸?shù)臄?shù)據(jù)傳輸方式，用于高速數(shù)據(jù)傳輸，價(jià)格相對(duì)來(lái)說(shuō)也比較高，也是一種標(biāo)記式傳輸，它和銀行那個(gè) ATM 機(jī)不是一回事哦！

除了這三種經(jīng)典的數(shù)據(jù)交換方式外，還有兩種技術(shù)我們了解一下：

• IP電話技術(shù)：使用 IP 技術(shù)傳送語(yǔ)音業(yè)務(wù)，使用 H.323 系列協(xié)議，就是插網(wǎng)線的那種電話，企業(yè)里已經(jīng)很普遍啦。

• 軟交換技術(shù)：將呼叫控制功能從媒體網(wǎng)關(guān)（傳輸層）中分離出來(lái)，通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)基本呼叫控制功能?？头艚兄行哪欠N。

網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器

在比較早期的時(shí)候，我們都會(huì)將做好的網(wǎng)站程序放到一臺(tái)真實(shí)的硬件服務(wù)器上，這個(gè)硬件服務(wù)器實(shí)際上就是一臺(tái)比較貴的，比較吵的，而且比較抗造的電腦。然后這臺(tái)電腦上一般會(huì)裝有 Linux 或者是 Windows Server 這些服務(wù)器操作系統(tǒng)，并且配有一些 IIS、Apache、Tomcat、Nginx 之類的服務(wù)器軟件，它們的作用就是運(yùn)行我們寫好的服務(wù)器代碼，并且監(jiān)聽(tīng)指定的服務(wù)提供端口，用于提供網(wǎng)站的服務(wù)。比如說(shuō)，你現(xiàn)在訪問(wèn)的任何一個(gè)網(wǎng)站，基本上都是某一臺(tái)服務(wù)器上運(yùn)行的服務(wù)器軟件所返回的內(nèi)容，然后經(jīng)過(guò)瀏覽器解析后變成了你看到的內(nèi)容。

上述內(nèi)容其實(shí)就是一個(gè)典型的 應(yīng)用服務(wù)器 。除此之外呢，我們還有專門提供數(shù)據(jù)庫(kù)功能的 數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器 ，提供緩存功能的 緩存服務(wù)器 ，提供文件存儲(chǔ)功能的 文件服務(wù)器 等等。

硬件服務(wù)器一般是需要寄存在機(jī)房的，成本非常高，在當(dāng)年來(lái)說(shuō)成本其實(shí)還是不低的。如果出了問(wèn)題還需要去機(jī)房解決，或者聯(lián)系機(jī)房的運(yùn)維幫忙查看情況，反正就是非常麻煩。而隨著時(shí)代的進(jìn)步，現(xiàn)在 云服務(wù)器 已經(jīng)非常成熟了，成本低、方便維護(hù)、強(qiáng)大的技術(shù)支持，讓云服務(wù)器成為了我們?nèi)粘ｍ?xiàng)目開(kāi)發(fā)的首選。關(guān)于 云 的內(nèi)容，我們后面還會(huì)再說(shuō)。

一般來(lái)說(shuō)，服務(wù)器的管理、運(yùn)行、維護(hù)一般也是 網(wǎng)絡(luò)工程師 的工作，或者現(xiàn)在比較通用的叫做 運(yùn)維工程師 。

網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)命令

最后，我們?cè)賮?lái)了解幾個(gè)非常簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò)命令。真的只是了解一下而已，我們不做過(guò)多的介紹，畢竟都是 Linux/Windows Server 中的常用命令，會(huì)的自然不用多說(shuō)，不會(huì)的知道是什么意思就好啦。

• ping 這個(gè)命令很多人會(huì)用來(lái)測(cè)網(wǎng)絡(luò)通不通，比如說(shuō)我們最常用的就是直接去 ping www.baidu.com ，然后查看當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)有沒(méi)有丟包什么的。

• ipconfig 這個(gè)是 Windows 下面查看網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)卡情況的，在 Linux 底下是 ifconfig 。

• nslookup 這個(gè)是查看域名 DNS 解析是否正常的命令。

• tracert 跟蹤路由中轉(zhuǎn)的命令，可以查看到目標(biāo)中間跳轉(zhuǎn)了多少個(gè)路由節(jié)點(diǎn)。

• netstat 這個(gè)主要是 Linux 下查看網(wǎng)絡(luò)信息的命令，如網(wǎng)絡(luò)連接、路由表、端口占用情況等。

總結(jié)

今天的內(nèi)容其實(shí)重點(diǎn)不多，比較重要的是了解一下 IPv4 和 IPv6 的格式問(wèn)題以及它們的區(qū)別。另外就是網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中 交換機(jī) 和 路由器 的區(qū)別，知道它們是工作在 OSI 中的哪一層就可以了。這些知識(shí)說(shuō)實(shí)話，對(duì)于做開(kāi)發(fā)的同學(xué)來(lái)說(shuō)應(yīng)該都是很基礎(chǔ)的知識(shí)了。如果你不是開(kāi)發(fā)人員，但是又特別想和開(kāi)發(fā)人員搞好關(guān)系，了解這些術(shù)語(yǔ)會(huì)非常有助于讓你和他們打成一片哦！

參考資料：

《信息系統(tǒng)項(xiàng)目管理師教程》

《某機(jī)構(gòu)培訓(xùn)資料》