计算机网络基础
1. 数制介绍
1.1 数制的基本概念
数制:计数的方法,指的是用一组固定的符号和统一的规则来表示数值的方法,如在计数过程中采用进位的方法称为进位计数制。进位计数制有位数、基数和位权三个要素。
- 位数:指的是数字符号在一个数中所处的位置;
- 基数:指的是在某种进制中能使用数字符号的个位;例如,10进制就是10个(0-9),2进制就是2个(0和1)。
- 位权:指的是在某种进制中某个数字在当前位置代表的大小。例如,10进制 123 中的 1 代表的是1×10²即100。
1.2 计算机中常见的数制
1.2.1 十进制(Decimal number)
- 特点:基数是10,数值用0、1、2、3、4、5、6、7、8、9来表示。
- 逢十进一。
- 写法:(1010)10,1010D,1010
1.2.2 二进制
- 特点:基数是2,数值部分用0、1来表示。
- 逢二进一
- 写法:(1010)2,1010B
1.2.3 十六进制
- 特点:基数是16,数值部分用0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F来表示。其中A~F分别代表十进制的10~15。
- 逢十六进一
- 写法:(1010)16,1010H,0X1010
1.3 数制转换
1.3.1 二进制和十进制间的转换
-
方法一:将一个十进制数整数转换为二进制数可以使用除2取余数法,即:将要转换的十进制数整数除以2,取余数;然后再用商除以2,再取余数,直到商等于0为止,将每次得到的余数按倒序的方法排列起来即可。例如:
把余数倒排可得到35的二进制数为100011。 -
将一个十进制数整数转换为二进制数也可以使用另一种方法(适合对2的次方较为熟悉并且数字不是很大的时候),拿需要转换的十进制数减去最接近2的N次方的数,然后能满足大于0就记1,不满足就记0,例如:
然后按顺序书写就得到125=1111101B。 -
同样,将一个二进制整数表示成十进制数,需要用到按权展开法,例如:
1.3.2 十、十六、二进制的转换
- 从十进制向十六进制转换,也可以采用取余法,例如
也就是7D。 - 十六进制转10进制也需要用到按权展开法,例如:
- 二进制转十六进制
从小数点开始分别向左向右把二进制数每四个分成一组,然后再把每一组二进制数对应的十六进制数写出来,就能得到相对应的十六进制数,例如:
- 数值对应关系表:
1.4 分享一些常见的八位二进制数
10000 0000 | 128 |
---|---|
1100 0000 | 192 |
1110 0000 | 224 |
1111 0000 | 192 |
1111 1000 | 240 |
1111 1100 | 248 |
1111 1110 | 252 |
1111 1111 | 255 |
2. IP地址
2.1 IP地址的定义及分类
2.1.1 IP地址的格式
互联网上连接的网络设备和计算机都有唯一的地址,以此作为该主机在Internet上唯一的标识,称为IP地址。在计算机网络中,每个被传输的数据包也要包括一个源IP地址和目标IP地址。
- IPv4由32位二进制数组成,一般用点分十进制表示;
- IPv6由128位组成,一般用冒号分隔,十六进制表示。
- IPv4分为:私有网络地址和公有网络地址。
公有网络地址是指在互联网上全球唯一的IP地址。2019年11月26日,是人类互联网时代值得纪念的一天,全球近43亿个IPv4地址已正式耗尽。
2.1.2 IP地址的分类
IP地址由两部分组成:网络部分(netID)和主机部分(hostID)。网络部分用于标识不同的网络,主机部分用于标识一个网络中特定的主机。IP地址的网络部分由IANA(Internet Assigned Number Authority,Internet地址分配机构)统一分配,以保证IP地址的唯一性。为了便于分配和管理,IANA将IP地址分为A、B、C、D、E五类,目前使用做多的IP地址是A、B、C三类。
-
A类地址
- 范围:1.0.0.1~126.255.255.254
- A类地址=网络部分+主机部分+主机部分+主机部分
- (有类边界)默认子网掩码为/8,即255.0.0.0
-
B类地址
- 范围:128.0.0.1~191.255.255.254
- B类地址=网络部分+网络部分+主机部分+主机部分
- (有类边界)默认子网掩码为/16,即255.255.0.0
-
C类地址
- 范围:192.0.0.1~223.255.255.254
- C类地址=网络部分+网络部分+网络部分+主机部分
- (有类边界)默认子网掩码为/24,即255.255.255.0
-
D类地址
- 范围:224.0.0.1~239.255.255.254
- 作用:用于组播通信的地址
-
E类地址
-
范围:240.0.0.1~255.255.255.254
-
作用:用于科学研究的保留地址
注意: 127.0.0.1又称本机环回地址,通常通过在本机上ping此地址来检查TCP/IP协议安装的是否正确。而且凡是以127开头的IP地址都代表本机(广播地址172.255.255.255除外)。
2.1.3 私有网络地址
私有网络地址是指内部网络或主机的IP地址,IANA(Internet地址分配机构)规定将下列的IP地址保留用作私网地址,不在Internet上被分配,可在一个单位或公司内部使用,RFC1918中规定私有地址如下:
- A类私有地址: 10.0.0.0~10.255.255.255,10.0.0.0/8
- B类私有地址: 172.16.0.0~172.31.255.255,172.16.0.0/16
- C类私有地址: 192.168.0.0~192.168.255.255,192.168.0.0/24
2.2 子网掩码、网络地址及广播地址
2.2.1 网段的组成
- 网段由网络地址、可用IP和广播地址组成。
例如 192.168.1.189/24
网络号:192.126.1.0
可用IP:192.168.1.1~192.126.1.254
广播地址:192.168.1.255
2.2.2 子网掩码和网络地址
子网掩码有32个二进制位
- 对应IP地址的网络部分用1表示;
- 对应IP地址的主机部分用0表示。
网络地址是IP地址和子网掩码自作“与运算”所得到
- 0与任何数相与都等于0
- 1和任何数相与都等于任何数
- 总结:两个都为1才是1,其他情况都为0。
例:求192.168.1.189/26的网络地址和广播地址。
分析:
1.将IP地址转换成32位的二进制数,如下图所示:
2.网络地址是IP地址和子网掩码进行“与”运算,此处子网掩码位26,所以此IP地址的前26位都为1,所以网络地址和IP地址的前26位都是相同的,只需计算后6位即可,此处后6位相与后都为0,然后将后8位二进制数转换为十进制即可,100000000=128,得出网络地址为:172.168.1.128 如下图所示:
3.广播地址是将网络地址的所有主部分全部置1,也就是将后6位置1,然后将得到的32位二进制数转换为十进制即可,此处为192.168.1.191 如下图所示: