一、IPv4地址概述

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二、分类编址

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三、划分子网的IP地址

为什么要划分子网？

  1. 需要额外的等待时间和更多的费用
  2. 会增加其他路由器中路由表记录的数量
  3. 浪费原有网络号中剩余的可分配IP地址

什么是划分子网？

在原来网络的主机号中，借用一部分作为子网号

子网掩码是什么？作用是什么

划分子网后，如何标识这个网络中有多少位被用来当作子网号使用？ 因此，引出了子网掩码的使用 给定了IP地址和相应的子网掩码后，即可确定子网划分的细节

  • 可以划分出的子网数量
  • 每个子网中所能分配的IP地址的数量
  • 每个子网的网络地址和广播地址
  • 每个子网可分配的最小和最大网络地址

什么是默认子网掩码

默认子网掩码是指在未划分子网的情况下使用的子网掩码 A类地址的默认子网掩码：255.0.0.0 B类：255.255.0.0 C类：255.255.255.0

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四、无分类编址的IP地址

五、IPv4地址的划分

定长子网掩码划分

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变长子网掩码划分

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六、IP数据报的发送和转发

主机发送数据报：判断目的主机是否与自己在同一个网络下

  • 如果在同一个网络，那么就可以直接交付
  • 如果不在一个网络，那么就属于间接交付，传输给主机所在网络的默认网关（一般是路由器），由默认网关帮忙转发。

路由器转发IP数据报：

  • 检查IP数据报首部是否出错：如果出错了，那么就直接丢弃该数据报并且通告源主机。如果没有出错，就进行转发。
  • 根据IP数据报的目的地址在路由表中查找匹配的条目
    • 若找到匹配的条目，那么就转发给条目中指定的下一跳
    • 如果没有找到，那么就丢弃该IP数据报并且通告源主机

如何判断源主机和目的主机是否和自己在同一个网络中？

首先将源主机的IP地址和子网掩码相与，得到源主机的网络地址。 将目的主机的IP地址和源主机的子网掩码相与，得到目的主机的网络地址 如果两个网络地址相等，那么就属于同一个网络 反之，则不属于同一个网络

什么是默认网关？作用是什么？
网关既可以用于广域网互联，也可以用于局域网互联。网关是一种充当转换重任的计算机系统或设备，使用在通信协议、数据格式或语言，甚至体系结构完全不同的两种系统之间。与只是简单实现信息传递的网桥不同，网关是一个翻译器 ，会对收到的信息重新打包，以适应目的系统的需求。

网关(Gateway)又称网间连接器、协议转换器，顾名思义，它是信息从一个网络发往另一个网络需经过的一道“关口”。网关是最复杂的网络互联设备，仅用于两个高层协议不同的网络互联。 位于不同网络的IP地址是无法通信的，即使拥有这些IP地址的主机连接在同一台集线器或交换机中，在没有路由的情况下，TCP/IP会根据子网掩码，判定位于不同网络的主机处于不同的网络中。要实现这两个网络之间的通信，必须通过网关。如果网络A中的主机发现数据包的目的地址不在本地网络中，就把数据包转发给它自己的网关，再由网关转发给网络B的网关，网络B的网关再转发给网络B的某台主机。假设网络A的IP地址范围为“192.168.1.1~192.168.1.254”，子网掩码为255.255.255.0;网络B的IP地址范围为“192.168.2.1~192.168.2.254”,子网掩码为255.255.255.0，那么网络A向网络B发送数据包的过程如下图所示。

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七、静态路由配置及其可能产生的环路问题

什么是静态路由配置？

静态路由配置是指：用户或者网络管理员使用路由器的相关命令给路由器人工配置路由表的操作

  • 人工配置方式简单、开销小，但是不能及时适应网络状态的变化
  • 一般只在小规模网络中采用

使用静态路由配置可能出现以下导致产生路由环路的错误

  • 配置错误
  • 聚合了不存在的网络
  • 网络故障

路由表中的条目的类型？

  1. 直连网络
  2. 静态路由（人工配置）
  3. 动态路由（路由选择协议）

特殊的静态路由

  1. 默认路由（目的网络为：0.0.0.0，地址掩码为：0.0.0.0）
  2. 特定主机路由：目的网络是特定主机的IP地址，地址掩码是255.255.255.255
  3. 黑洞路由：下一跳地址为null0（null0是路由器中的一个特殊地址，不转发任何数据报）

静态路由配置错误导致的环路问题

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根本原因：静态路由的配置使得路由器之前查表转发形成闭环
解决方法：在IP数据报首部设置有生存时间TTL字段。IP数据报进行路由器后，TTL字段的值会减少1，如果TTL的值此时不等于0，那么就进行查表转发，反之，则直接丢弃。

聚合不存在的网络导致的环路问题

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上图中，对于不存在的网络192.168.3.0/24，路由器R1不知道如何进行转发，因此会选择默认路由0.0.0.0进行转发，这样就会导致两个路由之间形成闭环。

网络故障导致的环路问题

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原因：由于网络故障，导致R1中目的网络为192.168.1.0的路由条目被删除，因此转发时会走默认路由条目，从而导致路由器之间形成闭环
解决方法：在路由器R1的路由表中，添加目的网络为192.168.1.0，下一跳地址为null0的路由条目，表示不对目的网络为192.168.1.0的IP数据报进行转发。