网络编址：IPv4

网络

一、IPv4地址

1. IPv4：数据包分层编址；
2. 报头中32位源地址和32位目的地址（其中32位=32bit，1B=1Byte（字节）=8bit）；
3. 点分十进制（二进制八位组）：e.g. 172.46.20.100 32位IPv4地址；
4. 网络部分和主机部分：高阶比特位部分代替网络地址，网络定义为网络地址部分的比特模式相同的一组主机，主机部分使用的位数决定了网络中可以容纳的主机数量；
5. 二进制语十进制之间的转换：位置记数法、二进制计算（0+0=1.1+1=10.1+0=0+1=1）；
6. 通信的编址类型：单播、广播（本地网络）、多播（组策略）；
7. 广播的典型应用场合：将上层地址映射到下层地址，请求地址，通过路由协议交换路由信息；
8. 广播分类：定向广播和有限广播；
9. 多播：节省IPv4网络的带宽，e.g.视频和音频分发，按路由协议交换路由信息，软件分发，新闻供稿；
10. 网络地址和主机地址的区别：IP地址包括网络地址和主机地址，网络地址和子网掩码（子网号）有一定的关系。

二、不同用途的IPv4地址

1. 网络地址&广播地址&主机地址
   网络地址：不能用于分配给设备，仅指代一个网络，IPv4中，最小地址保留为网络地址，e.g.10.0.0.0 ；
   广播地址：用于网络中所有主机的通信，IPv4中，最大地址保留为广播地址e.g. 10.0.0.255；
   主机地址：终端设备需要向主机传送数据包的地址，介于网络地址和广播地址之间的地址；
2. 网络前缀：区分网络部分和主机部分，e.g. 172.16.4.0 /24 ，/24是前缀长度（利用slash format间隔）；
3. 子网掩码：定义网络地址的网络和主机部分，用于数据网络中设备对网络部分的定义，八位组子网掩码中网路位和主机位的区别（从左往右数相应的位置是否为1、对应相应的十进制掩码）；
4. IPv4地址范围：多播组的地址（224.0.0.0到239.255.255.255）、有限广播地址（255.255.255.255）、IPv4实验地址（240.0.0.0到255.255.255.254）、IPv4主机地址（0.0.0.0到223.255.255.255）
5. 公用地址（可以用于访问Internet的网络）和私用地址（限制或禁止Internet访问的网络中）；
6. 私有地址块：10.0.0.0到10.255.255.255（10.0.0.0/8），172.16.0.0到172.31.255.255（172.16.0.0/12），192.168.0.0到192.168.255.255（192.168.0.0/16）；
7. 利用私有地址时应当设计网络编制方案，避免IPv4地址冲突；
8. NAT：网络地址转换服务：私有网络边缘的设备上实施转换，将IPv4数据包头的私用地址转换为公用地址；
9. 特殊的单播IPv4地址（可用于分配给主机，但交互方式却受到限制）：缺省路由、回环地址、链路本地地址、Test-net地址；
10. IPv4默认路由：0.0.0.0，用于匹配所有路由使用，还包括0.0.0.0到0.255.255.255（0.0.0.0 /8）地址块的所有地址；
11. 环回地址块：127.0.0.0 /8，环回地址用于向自身发送信息，通过ping环回地址可以测试本地主机的TCP/IP配置，只用127.0.0.1一个地址；
12. 链路本地地址：169.254.0.0 /16(169.254.0.0到169.254.255.255),无 IP配置的环境，或者无法直接从DHCP服务器自动获取地址，仅适用于与一个同网络的其他设备通信（TTL=1）；
13. Test-Net地址：192.0.2.0 /24(192.0.2.0到192.0.2.255），保留供教学用，可用于文档和网络示例中；
14. 传统IPv4编址：A类、B类、C类、D类、E类（有类编址）；
15. A类地址块：高位二进制8位数的最高位必须为0,（0.0.0.0 /8到127.0.0.0 /8），只能分配给约20家组织和公司；
16. B类地址块：高位二进制8位数的最高两位必须为10，（128.0.0.0 /16到191.255.0.0 /16）；
17. C类地址块：高位二进制8位数的最高三位使用固定值110，（192.0.0.0 /16到223.255.255.0 /16）；
18. 目前使用的地址系统是：无类地址；

三、地址分配

1. 网络地址的分配目标：防止地址重复，提供和控制访问，监控安全和性能；
2. 将数量最多的地址分配给主机，其中主机包括：
   1.用户使用的终端设备；
   2.服务器和外围设备；
   3.可以从Internet访问的主机；
   4.中间设备。
3. 动态主机配置协议：DHCP（Dynamic host configuration Protocol）；
4. 路由器接口一般使用网络中的最小地址和最大地址；
5. 将不同类型的设备划分为逻辑地址组可以提高地址分配和这种数据包过滤操作的效率；
6. IANA&RIR&ISP（三级ISP）;

四、计算地址

1. AND运算：用于确定网络地址：0+0=0 0+1=1+0=0 1+1=1；
2. 计算网络、主机和广播地址：
   1.计算网络地址；
   2.计算最低主机地址；
   3.计算广播地址；
   4.计算最高的主机地址；
   5.确定主机地址范围。
3. 基本子网：
   1.子网数量公式：2^n，n=借用位数
   2.网络主机数公式：2^n-2，n=留给主机的位数
4. 子网划分：将网络划分为适当大小，将网际网络的地址块子网化的步骤：
   1.确定总的地址数量；
   2.确定网络数量和每个网络中的主机数量；
   3.划分地址块以建立适应最大网络要求的网络；
   4.进一步划分地址块，建立适应下一个最大网络要求的网络；
   5.继续这一过程，直道所有子网都分配了地址块。
   主机分组因素：
   1.按照同一个地理位置分组；
   2.将用于特定用途的主机分为一组；
   3.根据所有权分组。
5. 细分子网：使用可变长子网掩码（VLSM），最大限度提高编址效率；

五、测试网络层

1. ping使用ICMP（Internet 控制消息协议)，ping使用的数据报称为ICMP回应请求；
2. ping的使用（注意安全措施导致的ping不通）：
   1.ping 127.0.0.1（本地环回的特殊保留地址）：测试本地协议族；
   2.ping 网关：测试本地网络的连通性；
   3.ping 远程主机：测试到远程网络的连通性。
3. traceroute（tracert）测试路径：RTT、TTL；
4. ICMPv4：支持测试和消息的协议,可能发送的IMCP消息包括;
   1.主机确认；
   2.无法到达目的或服务器（0=网络不可达，1=主机不可达，2=协议不可达，3=端口不可达）：服务不可用的原因可能是未运行提供该服务的守护程序或者主机上的安全限制不允许访问该服务；
   3.超时；
   4.路由重定向；
   5.源抑制。