在windows系统下,如果输入ipconfig -all则会出现以下的一串信息,现在只聚焦在其中的两条信息上,即子网掩码和网关,下面来看一下什么是网关和子网掩码
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一、网关

1.1 什么是网关

我们都知道,从一个房间走到另一个房间,必然要经过一扇门。同样,从一个网络向另一个网络发送信息,也必须经过一道关口,这道关口就是网关。所以,网关(Gateway)是一个网络连接到另一个网络的关口,也就是网络关卡
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许多有关TCP/IP的文献曾经把网络层使用的路由器称为网关,在今天很多局域网中,都是采用路由来接入网络,因此通常说的网关指的就是路由器默认的IP地址

一般来说,路由器的LAN接口的IP地址就是你所在局域网中的网关。当你所在的局域网的计算机需要和其他局域网中的计算机或者需要访问互联网的时候,你所在局域网的计算机会先把数据包传输到网关(路由器的LAN接口),然后再由网关进行转发。

1.2 网关作用

网关是一种充当转换重任的计算机系统或设备,在使用不同的通信协议,数据格式或语言,甚至体系结构完全不同的两种系统时,网关是一个翻译器。与网桥只是简单地传送信息不同,网关对收到的信息要重新打包,以适应目的系统的需求。同时,网关也可以提供过滤和安全功能。

这就是为什么我们在有路由器上网的时候,必须要把计算机中的默认网关地址设置成路由器LAN接口的地址的原因,因为路由器的LAN接口就是你所在网络的网关,你的电脑要上网,数据包必须要经过网关转发出去。目前家用路由器一般使用192.168.1.1和192.168.0.1作为LAN接口的地址,这两个地址也是最常见的网关地址。

简单来说,网关是设备与路由器之间的桥梁,正确的网关配置才能保证用户可以正常上网。

二、子网掩码

谈到子网掩码,就必须要知道IP地址,这里撇下IPv6不谈,我们只谈IPv4地址。

2.1 IPv4地址是什么

IPv4地址是一个32位的地址,用来唯一标识连接到网络的设备。由于让人记住一串 32 位长的 01 字符确实比较困难,因此 IP 地址采用点分四组的表示法。

在点分四组表示法中,构成 IP 地址的四组 1 和0 中的每一组都转换为以十进制并以 A.B.C.D 的格式表示 0~255 之间的数字。我们拿这样一个IP 地址 11000000 10101000 00000000 00000001 举例,这个值显然不容易记忆或者表示,但如果采用点分四组的表示法,我们就可以将其表示为 192.168.0.1。
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IP 地址之所以会被分成 4 个单独的部分,是因为每个 IP 地址都包含着两个部分:网络地址和主机地址。网络地址用来标识设备所连接到的局域网,而主机地址则标识这个网络中的设备本身。用来决定究竟 IP 地址哪部分属于网络或者主机的划分通常并不唯一。这实际上是由另一组名为网络掩码(network mask)的地址信息所决定的,有时它也会被称为子网掩码(subnet mask)。

2.2 子网掩码详细描绘IP地址

网络掩码用来标识IP 地址中究竟哪一部分属于网络地址而哪一部分属于主机地址。网络掩码也是 32 位的,并且网络掩码使用 1 的部分都是网络地址,而剩下为 0 的部分则标识着主机地址。

我们以 IP 地址 10.10.1.22 为例,其二进制形式为 00001010 00001010 00000001 00010110。为了能够区分出 IP 地址的每一个部分,我们将网络掩码应用其上。在这个例子中,我们的网络掩码是 11111111 11111111 00000000 00000000。这意味着 IP 地址的前一半(10.10 或者 00001010 00001010)是网络地址,而后一半(1.22 或者 00000001 00010110)标识着这个网络上的主机,如下图所示。
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如图7-8 所示,网络掩码也可以写成点分四组的形式。比如网络掩码11111111 11111111 00000000 00000000 可以被写成 255.255.0.0。

为简便起见,IP 地址和网络掩码通常会被写成无类型域间选路(Classless Inter-Domain Routing,CIDR)的形式。在这个形式下,一个完整的 IP 地址后面会跟有一个左斜杠(/),斜杠右边的数字表示网络部分的位数。举例来说,IP地址 10.10.1.22 和网络掩码 255.255.0.0,在 CIDR 表示法下就会被写成10.10.1.22/16 的形式。

2.3 为什么要用子网掩码描述

之前,我们知道了IPv4地址是由路由器分配的,现在我们来看一下这个过程,知道了这个过程后就知道子网掩码为什么会存在了。

2.3.1 路由器如何分配IPv4地址

  1. 一般而言,路由器按照向导进行设置IP地址的分配是自动的。使用路由器的设置IP地址(路由器背面有提示)输入浏览器地址栏。老的路由器一般是:192.168.1.1

§ 网关和子网掩码是什么 - 图5

  1. 因为很多宽带设备的设置地址也是:192.168.1.1 所以就会造成IP地址的冲突,具体现像是首次设置路由器可以看到相关界面,再次登录,就会看到前端设备的设置界面。此时可以重新设置路由器,将LAN口的IP地址改成172.168.1.1即可。

§ 网关和子网掩码是什么 - 图6

  1. 所以,现在新的路由器就将设置IP地址改为域名(路由器的背面有提示),以免造成不必要的冲突。

§ 网关和子网掩码是什么 - 图7

  1. 依次输入默认的登录用户名和密码(路由器背面也有提示:通常都是admin)。如果IP地址由192.168.1.1改为172.168.1.1之后,需要重新输入IP地址登录。

§ 网关和子网掩码是什么 - 图8

  1. 点开左边菜单中的DHCP服务器(设置路由器向导,默认打开该服务)自动分配IP地址。

§ 网关和子网掩码是什么 - 图9

  1. DHCP服务器→地址池范围。默认地址栏从192.168.1.100到192.168.1.199(如果修改了LAN端口IP地址就是由172起始)

§ 网关和子网掩码是什么 - 图10

2.3.2 子网掩码描述了什么

由上面路由器分配IP地址的过程,就知道了某计算机在局域网下的IP地址,是由路由器的IP地址前两位+变化分配的数据组成的,所以需要用子网掩码描述数据的哪部分是固定的,哪部分是变化的。
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