在日常的生活中,即使很多人没有从事过计算机有关的工作,也或多或少听说过一些计算机的专业术语,比如:IP地址、子网掩码、公网IP、局域网等等,而很多人对这些术语的了解也仅仅是在大学的专业课或者网络上的一些零碎知识,而这些究竟都代表着什么样的意义,在这期文章中将一一解答。
注:本期内容适合新手入门,一些专业术语以听懂为主,可能会稍微缺失专业性,如果想具体了解这些术语还请去查找专业文献。
一、IP地址
这个名字相信应该是各位听的最多的,而这个是源自于网络上的一个协议——IP协议(因特网协议),而在IP协议中,有一个很重要的内容,那就是给因特网上的每台计算机和其它设备都规定了一个唯一的地址,叫做“IP地址”。而简单明了的说,IP地址就像是我们寄快递的家庭地址,在网上获取信息时,掌管信息的“快递员”将你所需要的信息打包好并通过一个地址找到你的位置,将信息发送给你,而在这个过程中地址必须是唯一的,这样才能保证发送的信息能精确的到你手上,不发错人,因此也就说明了IP地址的唯一性。但在这时肯定就会有人来反驳我:
“我和我同学的IP地址是一样的啊,他们家的地址是“192.168.1.102”,我们家的IP地址也是“192.168.1.102”,这不是一样的嘛,怎么能说他是唯一的?”
相信很多人也有和他一样的困惑,那这就不得不提到一件事——IP地址能表示的范围。
IP地址的最初设计,是采用了每段8位,一共4段的32位二进制数,每段用“.”隔开,将二进制数转化为十进制,即是从0.0.0.0到255.255.255.255,这种32位的长度大约可以表示43亿个地址,在当时的设计之初是绰绰有余的,但随着网络的飞速发展,估计在2005-2010左右地址就已经分配完毕,而为了解决地址不够用的问题,科学家就提出了另一种的表示方法:IPv6,而以前规定的则被叫做IPv4。两者的区别的就是IPv6从IPv4的32位改为了128位地址长度,但提出后真的有马上被应用吗?并没有!IPv4和IPv6看似只是扩大了表示范围,但是中间却涉及了很多的协议问题,即使IPv6已经提出多年,但距离全部普及也需要一段时间,因此为了应对IPv4的分配资源紧缺问题,提出了一个到现在广泛使用的解决方案:广域网(WAN)、城域网(MAN)、局域网(LAN)。
二、WAN和LAN
相信如果有安装路由器的经历,都会发现路由器的背面有两个用英文标注的口,一个是WAN口,一个是LAN口,而一般来说电脑或一些用网设备都会连接把线连接到LAN口,而供网设备一般都会连接到WAN口上,对于这两者的关系,下图可能比较好的表达出来。
图中的WAN口设备不一定是直接通过线连接,现在的大部分路由器是可以通过无线的方式与用网的设备进行连接,即WLAN,也就是我们常说的WiFi。
在图中,接入了LAN口的电脑(也可以是其他设备)通过路由器连接的WAN口向公网(可以理解为我们常用的网络,后面会讲)获取信息,在获取到相应信息后,路由器再将信息传给连接的电脑,而在路由器连接的几个设备里,也可以互相传输数据,在整个过程中,路由器做了对广域网和局域网、局域网与局域网之间的中转作用,我们也不难总结出来,广域网和局域网实际上是分开的,在实际使用中,路由器WAN口另一端也许有更大的“路由器”对信息进行中转,为了便于理解我们就不考虑这种情况了。WAN和LAN,也就可以对应我们生活中总是能听到的公网与私网,而公网中的设备才是拥有了在IPv4中独立的IP,一般多为我们直接访问的网站,比如在校园中,会有一些网站只有连接了校园网才能正常打开,这种的网站就是建立在私网(局域网)中,脱离该网络就无法打开,而日常使用的微信、QQ、抖音等则是只要有网就可以使用,这种的网站则是建立在公网中。在公网中的IP地址则为我们常说的公网IP,在局域网中的地址则是私网IP。这也能回答前面的问题,为什么一查IP地址是一样的?原因就是局域网和局域网之间本就是隔离开来的,两个局域网之间的IP地址是独立的,互不冲突。
三、子网掩码
子网掩码相信更多人对他都是没什么了解,主要还是平常的都是自动配置,自己从没真正调试过,但其实它也是在IPv4资源紧缺的背景下诞生的,它的作用是它指明一个IP地址的哪些位标识的是主机所在的子网,以及哪些位标识的是主机的位掩码,并且子网掩码不能单独存在,它必须结合IP地址一起使用。而如果深究子网掩码的原理和使用会是一个很麻烦的事,所以在这篇文章中我们只考虑子网掩码中的值为255和0时的意义。
在我们一般接触的子网掩码中,更多都由255和0组合而成,子网掩码是和IP地址绑定在一起的,如果只难度存在那么没有任何意义,在和IP地址联系起来后我们就可以通过其构成分析出在这个IP地址中网络部分和主机部分,区分的方法也很简单:子网掩码中255代表的是网络部分,0则代表的是主机部分,从上图可以得知,一个192.168.1.101的IP地址网络部分则为192.168.1.0,主机部分则为101,这样就可以将网络地址和主机地址划分开来,提高效率,通过这个也会更改在同一局域网下两台主机的通信情况,具体的判断方法这里就不多说了如果感兴趣的可以在网络上查找资料,会有很详细的解释。
四、网关
说到网关,则就需要将前面讲的联系起来。前面我们说过设备与设备间通过路由器的LAN口连接,可以在设备和设备之间建立局域网,而一个两个设备需要通信,可以直接通过扫描的方法得到,比如子网掩码都为255.255.255.0地址为192.168.1.2的主机想和192.168.1.3的主机连接,只需要在192.168.1中搜索一下就行,相同的,如果想和路由器通信也可以直接访问路由器的地址,但如果你想要访问外网,比如百度:202.108.22.5,那很显然电脑通过上述方法是无法搜素到的,此时就需要依赖路由器,路由器通过运营商在外网上获取到数据并将数据返回给你,而在这个过程中,设备与路由联系从而实现路由与外网所沟通的地址,则被称为网关,通俗的讲,就是设备与外网连接的一个桥梁,而在实际运用中,如果路由器是用来上网的,那么网关与路由器的地址是相同的,我们直接访问自己电脑的网关,会直接跳转到路由器的设置界面。而这只是用网设备的网关,实际上路由器也有和运营商直接的网关,如果想知道更多关于网关的知识建议上网看详细的解释,因为涉及到很多的网络原理,不是一篇文章可以解释清楚的,所以只是简单介绍一下。
五、端口
如果把网关比做一个桥梁,那端口就更像是一个窗户,两者实际上不是在同一层面上的术语,端口是计算机与要访问服务器之间联系的“窗户”,举个例子,假如你要去打开B站,那么需要获取到网页的信息,但如何去取?通俗的讲则是你“跑”到B站服务器那里,看到服务器“大楼”是禁闭的,你没有办法进去,但是看到这个“大楼”有一个窗户,于是你敲了敲上面的窗户并且和他说我要得到B站的网页,窗户对面给了你需要的数据,这样你就完成了对B战网页的获取,这样讲是不是就更形象点了呢?那可能就会问,如果这样,直接把大门打开,需要什么自己去取不就行了嘛?
首先从性能角度来讲,创建多个端口号,把每个端口号分配不一样的处理工作,这样当主机获取对方服务器的数据时,可以让服务器减少搜索的过程,我固定的端口就准备固定的数据,过来取时直接拿走,这样效率更高,而如果不设立端口则需要把可能用到的数据全翻一遍,这样就会增大时间的消耗成本。从安全角度上,通过端口的占用情况,也可以找到木马的作用逻辑从而便于去除。在实际使用中,有一些端口号基本上给了固定的功能,比如21端口则主要用于FTP服务,80端口http服务、443端口https服务等,以B站为例,跳转网址哔哩哔哩 (゜-゜)つロ 干杯~-bilibili时,加载完成后面的“:443”消失,则就可以表明B站的https默认用的是443端口。更多的作用也可以查相关的资料去了解。
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