IPv4网络地址分析
网络IP知识点
IP和子网掩码
网络位和主机位：子网掩码为1的是网络位，为0的是主机位。
常见的C类网络，IP192.168.X.X，子网掩码255.255.255.0，网络位24，主机位8。
网络位相同即在同一网段，主机位决定每个网段的IP范围，地址块包括网络地址、广播地址、有效主机数。
域名系统(DNS)
是互联网的一项服务，它作为将域名和IP地址相互映射的一个分布式数据库，能够使人更方便地访问互联网。DNS使用TCP和UDP端口53。默认是运营商分配。
假如修改成了腾讯的DNS服务器，如果腾讯DNS解析不了某个域名，那么是腾讯的DNS服务器再访问根域名服务器，再按照域名层级找到对应的域名解析商后获取ip结果。
默认网关即路由器IP地址或路由器管理地址。
IPV4地址分类：
公网地址，也就是在公共网络之中存在的地址，这类地址可以直接和外界的公共网络之中的设备直接通信。公网地址，要求全球唯一，公网IP地址，由IANA（互联网数字分配机构）进行分配。
在IPv4标准下，公共IP地址数量有限，约为43亿个。但是，并非所有的IP地址都可以被公开访问，因为有一些IP地址被用于私有网络或特定用途。IPv4地址之中，还有一部分给专网保留的IP地址，这个也被称为私网地址，或者是内网地址。在IPv4中，0.0.0.0/8是一个保留的CIDR（无类域间路由）块，它表示地址范围为0.0.0.0到0.255.255.255的IP地址。这个地址范围中的所有地址都未分配作为公共IP地址或私用IP地址，主要用于表示软件和路由等概念。因此，在实际使用中，不能使用这个范围内的地址作为公开或私用的IP地址。
专网地址分为三类，可以给大型、中型、小型的专网（私网）使用。
IPv4地址空间被分为A、B、C、D和E类，其中A、B和C类是常用的大规模网络地址类型。A类地址范围是1.0.0.0至126.255.255.255，B类地址范围是128.0.0.0至191.255.255.255，C类地址范围是192.0.0.0至223.255.255.255。D类地址范围是224.0.0.0到239.255.255.255用于多点广播 。E类地址范围是为将来使用保留,240.0.0.0到255.255.255.254，255.255.255.255用于广播地址。
一个A类IP地址由1字节的网络地址和3字节主机地址组成，它主要为大型网络而设计的，网络地址的最高位必须是“0”， 即前两个字节为0****。地址范围从1.0.0.0 到127.0.0.0）。 可用的A类网络有127个，每个网络能容纳16777214个主机。
一个B类IP地址有2字节的网络地址和2字节的主机地址组成，它主要为中型网络而设计的，网络地址的最高位必须是“10”，即前两个字节为10****。地址范围从128.0.0.0到191.255.255.255。可用的B类网络有16382个，每个网络可以容纳65534个主机。
一个C类IP地址有3字节的网络地址和1字节的主机地址组成，它主要为小型网络而设计的，网络地址的最高位必须是“110”，即前两个字节为110****。地址范围从192.0.0.0到223.255.255.255。可用的C类网络有209万余个，每个网络可以容纳254个主机。
需要注意的是，在实际的网络配置中，还需要考虑子网划分、路由表大小等因素，因此可用的私网IP地址会有所减少。
常见的分别是A类：10.0.0.0/8 B类：172.16.0.0/12 C类：192.168.0.0/16。其中A类私网地址是从10.0.0.0到10.255.255.255，B类私网地址是从172.16.0.0到172.16.255.255，C类私网地址是从192.168.0.0到192.168.255.255。还有多播(组播)地址224.0.0.0/4，本地环回地址 127.0.0.0/8等。
常用功能解析：
Ping查询检测连接，一般都是交互32字节数据a~wa~i，检测网络数据交互连通，注意防火墙拦截数据。时间代表回复时间间隔，一定程度上可以表现出网络通讯响应速度。在Windows系统中，TTL的初始值通常是128；TTL是IP报文头中的生存时间（Time To Live）字段，表示该IP报文在路由器或交换机等网络设备中可以存在的时间；TTL的初始值通常由发送该报文的设备设置，并且在报文经过每个路由器或交换机时都会被减1；当TTL值减到0时，路由器或交换机将该报文丢弃；这个值可以提供关于网络路径的一些信息，但并不能直接用于确定具体的网络拓扑结构；Windows系统中TTL的初始值为128，因此当TTL值减到52时，这意味着该IP报文已经经过了76个路由器或交换机等网络设备；需要注意的是，不同的操作系统和网络环境可能会使用不同的TTL初始值和减值策略，因此TTL值并不具有绝对的参考价值。IP报文已经经过X个路由器或交换机等网络设备，说明排除直连的情况下网络拓扑结构至少使用了1+X个路由器或交换机等网络设备（最后一个路由不算经过，直接路由映射，所以只用一个路由器的局域网设备内ping ip回复TTL=128）；所以排除直连的情况下常见的运算方法为网络拓扑结构至少使用Y=（TTL=128初始值-TTL回复数+1）。
Linux系统、安卓系统中，TTL的初始值也是128。在IPv6网络中，TTL的初始值通常是64。TTL字段占用8位，因此最大值为255。TTL的最大初始值是255。然而，在实际应用中，常见的TTL初始值是128，这是IPv4和IPv6的常见值。
总之，虽然数据包的TTL值降至0会导致丢包，但这并不意味着不能经过多台路由设备。网络管理员需要合理配置和管理网络设备，以确保数据传输的稳定性和可靠性。为了避免数据包丢失，网络管理员需要确保网络路径的合理性和稳定性，避免过度拥塞和网络故障。同时，如果需要经过多个路由器，可以通过适当配置路由表和路由策略来优化数据传输路径，以减少网络延迟和丢包的风险。
百度的IP地址：14.215.177.35~40，是公共IP地址公共IP地址是全球唯一的，还有14.215.178.38百度手机浏览端页面固定IP，可以公开访问，而私有IP地址只能在局域网内部使用，不能在Internet上公开访问。
在cmd控制台中ping baidu.com得到的IP地址是百度的公网IP地址，每次ping得到的结果可能会不一样，这是因为百度有多个IP地址，并且可能会动态切换。此外，为了实现更优的路由选择和负载均衡，百度可能会使用多个不同的IP地址，所以每次ping得到的结果也会不同。百度的公网IP地址数量是多个，公网IP地址是可以在互联网上公开访问的IP地址，由InterNIC负责分配，是全球唯一的。通过公网IP地址，可以在互联网上访问百度网站。
浏览访问：HTTP协议。
14.215.177.38是百度的一个IP地址，但百度有多个IP地址，而ping baidu.com得到的IP地址可能是其中不同的一个。ping命令只是用来检测网络连接的工具，其结果并不能完全代表目标网站的实际IP地址。由于网络路由的原因，ping命令得到的结果可能会随着时间和其他因素的变化而变化。因此，我们无法确定ping baidu.com得到的IP地址和14.215.177.38之间是否有直接的关系。
除了14.215.177.38，百度还有其他多个IP地址，这些IP地址是动态变化的，因此无法提供具体的IP地址列表。只有一个固定公共IP，其他动态变化，另外，由于隐私和安全的原因，不建议直接通过IP地址访问百度网站。建议使用域名（如www.baidu.com）进行访问，这样可以保证访问的安全性和可靠性。
可以尝试使用一些网络工具或代理服务器来访问该网站。需要注意的是，使用代理服务器访问网站可能会受到网络速度和安全性的限制。因此，在使用代理服务器时，请确保您了解其安全性和性能。例如：403 禁止，某些网站可能会禁止使用代理服务器访问，因此您需要确保您的访问方式符合相关网站的规定。
关于软件使用：
通过软件发送消息的过程如下：
用户在微信客户端输入要发送的消息，并选择要发送的对象或者群聊。
点击“发送”按钮，微信会将消息发送到本地缓存中。
微信客户端将消息发送到微信服务器，服务器将消息存储并转发到目标接收者。
目标接收者收到消息后，可以在微信客户端上查看和回复。
在这个过程中，微信客户端和微信服务器之间的通信是通过TCP协议进行的，而消息的传输则是通过HTTP协议或者二进制协议进行的。同时，微信也采用了多种加密和安全措施，保证消息的传输和存储的安全性。
通过微信等软件发送消息时，相关的IP地址有以下几个：
发送方IP地址：发送方是指在电脑上运行微信客户端的用户电脑的IP地址。
接收方IP地址：接收方是指接收微信消息的目标设备上的IP地址。
服务器的IP地址：微信有多个服务器，用于处理用户之间的消息传输。发送方和接收方之间的消息传输需要通过这些服务器。
当微信客户端接收消息方没有联网时，消息会存储在微信服务器上，等待接收方联网后下载。当接收方连上网后，微信客户端会从服务器上下载存储的消息，并显示给用户。在这个过程中，发送方的IP地址和接收方的IP地址之间没有直接的关系。而是通过微信服务器进行消息的传输和存储。这些IP地址之间的关系是，发送方通过自己的IP地址将消息发送到微信服务器，微信服务器将消息存储并转发到接收方的IP地址。由于互联网中的IP地址是动态变化的，因此微信客户端在每次连接服务器时，都会将自己的IP地址告诉服务器，以便服务器能够存储对应的IP地址和接收方信息。因此，即使接收方的IP地址不断变化，微信也能够通过互联网中的IP地址找到对应的接收方，并准确地将消息传输给接收方。在这个过程中，微信服务器也会记录消息的传输路径和相关IP地址信息，以便于后续的消息管理和跟踪。
局域网内的主机要想通过互联网相互访问，需要通过路由器进行网络地址转换（NAT）和数据包的转发。具体的数据交互过程如下：
当局域网内的主机A需要访问互联网上的服务器B时，它会将包含自己的IP地址、端口号和服务器B的IP地址的数据包发送给路由器。
路由器接收到数据包后，会查找自己的路由表，根据目标IP地址决定将数据包转发到哪个出口。如果目标IP地址是互联网上的主机，则需要执行网络地址转换（NAT），将源IP地址改为路由器的公共IP地址，并将源端口号也修改为随机数值。
路由器将处理后的数据包发送到互联网上，经过一系列的路由转发，最终到达服务器B。
服务器B接收到数据包后，会根据数据包中的源IP地址和端口号回复数据。数据会经过互联网返回到路由器。
路由器接收到回复的数据后，再次进行NAT处理，将目标IP地址和端口号映射到局域网内主机A的私有IP地址和端口号，然后将数据包发送给主机A。
通过这样的过程，主机A和服务器B之间就可以实现数据的交互。
关于公共IP申请流程：
IANA（Internet Assigned Numbers Authority，互联网分配号管理局）是负责管理IP地址、域名等互联网资源的机构，其职责是组织监督IP地址的分配，确保每一个IP地址都是唯一的。它是由美国政府在1998年创立的，并由ICANN（Internet Corporation for Assigned Names and Numbers，互联网名称与数字地址分配机构）进行管理。
IANA的具体职责包括：
1、管理全球IP地址的分配，确保每一个IP地址都是唯一的。
2、监督域名系统的运作和服务，确保域名系统的稳定和可靠。
3、协调和规范互联网协议的分配和管理。
4、审核和监督互联网服务提供商（ISP）的地址分配情况，确保其合法使用IP地址。
IANA是一个非常重要的机构，对互联网的发展和管理起到了关键的作用。它是全球互联网运行的基础之一，为全球的互联网用户提供了稳定、可靠的互联网服务。
IANA将IP地址分配给RIRs（Regional Internet Registries，地区互联网注册机构），RIRs再将这些地址分配给服务提供商。这个过程是通过IANA和RIRs之间的合作来完成的。
在IP地址的分配和管理方面，IANA和RIRs都有严格的规则和流程，以确保所有的IP地址都是合法和唯一的。这些机构还负责维护IP地址的数据库，记录每个IP地址的分配情况，以确保对IP地址的有效管理和使用。
服务提供商（ISP）需要先向当地的Internet注册管理机构RIRs申请一段IP地址，通常是一段IP地址块。申请通过后，服务提供商就可以将这些IP地址分配给用户使用。在这个过程中，服务提供商需要对用户进行身份验证，并确保用户有合法的权限使用这些IP地址。网络服务提供商是指提供互联网服务的公司，它们向广大用户和企业提供互联网接入服务、信息服务和增值服务。中国的三大网络服务提供商分别是：中国电信、中国移动和中国联通。
要申请固定的公共IP，您需要满足以下条件：
1、需要有一个已经注册的域名。2、需要有一个稳定的网络连接。3、需要有一台能够连接互联网的服务器或路由器。
然后，您需要联系您的网络服务提供商，向他们申请固定的公共IP。这通常需要一些个人信息和业务信息，如公司名称、地址、联系电话等。申请流程通常包括以下几个步骤：
提交申请材料。等待服务商审核。完成付款。等待IP地址分配。
网络构建：
网络设备需要支持多种功能，包括数据路由、网络连接、网络安全、流量管理、设备管理等，因此需要更多的设备协同工作。
在构建网络时，需要使用交换机来连接设备和扩展网络，使用防火墙来保护网络安全，使用无线接入点（AP）提供无线网络，使用入侵检测和预防系统（IDS/IPS）监控网络流量以防止攻击等等。如果需要支持视频会议、在线直播和其他高带宽应用，则需要更高级的网络设备，如负载均衡器、应用交换机等。
工业交换机一般可以按照下面的方式进行分类：
1、按照网络层级分，工业交换机可以划分为二层、三层、四层及四层以上交换机。
2、按照应用场景分，工业交换机可以划分为接入层交换机、汇聚层交换机和核心层交换机。
以上只是工业交换机的部分分类方法，具体种类划分可以参考生产厂家提供的产品手册。
交换机分为二层交换机和三层交换机。二层交换机仅支持数据链路层协议，主要功能包括物理编址、错误校验、帧序列以及流控，它是一种相对简单的、廉价的解决方案，适用于一些特定的网络场景，如小型网络、桌面应用等。三层交换机支持物理层、数据链路层及网络层协议，具备路由功能，可以实现不同子网之间的通信。在大型的局域网环境中，三层交换机能够有效地节约网络资源，简化网络管理，提高网络安全性能。还有应用于网络顶层的四层交换机。四层交换机不仅可以完成端到端的IP包传输，还具有强大的L4交换、负载均衡和拥塞控制能力。因此，四层交换机主要应用于需要解决流量拥塞和负载均衡的网络核心层，同时也具有部分三层路由功能。
路由器其实分为三个级别，分别是运营商级（电信级），企业级（工业级）、家庭级。
END
