IP

IP是Internet Protocol（网络通讯协议），但是通常我们说IP的时候，一般都指IP地址。

为什么要使用IP地址呢？IP地址就像身份证号码一样，每台电脑连上网络后会自动分配的一个IP地址，这是唯一的标示，这样你才可以精确的访问到你想访问的终端。

IP地址的组成。我们平时常见的IP地址是由4组数字用点号隔开的。例如 220.181.38.148。但是真正的IP地址实际是二进制组成的。例如11010010.01001001.10001100.00000110。可是这个不利于阅读，所以转换为十进制容易记忆。

IP地址的类型。IP地址分为A，B，C，D，E。

A，B，C类是生活中常用的类型。单播地址。

D类：组播地址在路由协议的时候会讲到几个常用的几个，用户组播地址在CCIE中学习。

E类：仅供Internet实验和开发。

公网地址和私网地址：

IPV4和IPV6：

IPv4和IPv6是是目前使用的两种Internet协议版本。平时我们常看，也常用的，都是IPV4，那么IPV6是什么呢？

Pv6是英文“Internet Protocol Version 6”（互联网协议第6版）的缩写。它的出现是为了解决IPV4地址资源不足。

格式如下：

IPV4的长度只有2*32（4字节），而IPV6是它的4倍，2*128（16字节）

0010000000000001 0000000000000000 0011001000111000 1101111111100001 0000000001100011 0000000000000000 0000000000000000 1111111011111011 -> 2001:0000:3238:DFE1:0063:0000:0000:FEFB

可以看出来在IPV4资源不足的情况下，IPV6更长而且IPV6是加密的，地址不容易被攻击和追查。但是IPV6还是没有普及。有以下几个原因：

1. NAT（Network Address Translation）技术。

可以看到，通过NAT可以组建一个庞大的私网，这样只需要一个公网IP，下面可以带很多个私网IP，很大程度上解决了IPV4资源不足的情况。

2. 目前还是IPV4占主流

当前的情况，IPV4还是被广泛使用的，而IPV6只是小范围使用，如果要推广就会有一个过渡问题。而目前并没有一个很好的解决办法可以平稳的从IPV4转换到IPV6

3. 没有动力

即使在IPV6比IPV4更有优势的前提下，没有足够的商业价值，也很难去推动它。

DNS（Domain Name System)：

DNS可以看做IP地址的昵称，可以由有意义的词组来组成，便于人记忆。

DNS采用层次树形结构，以ait.auto.qq.com为例：

可以看出，DNS分为顶级域名和多级子集域名，每层域名都由上一层直接管理，不受上上级影响。而且顶级域名是有自己特点的，例如edu是给教育方面的，gov是政府部门使用的，cn和uk这种是地区或者国家专用的。

另外，事实上还有一个根域名。就是所谓的“.”，所以当我们访问ait.auto.qq.com实际上应该是ait.auto.qq.com.。但是一般访问的时候，我们不会输入最后面的这个点。并不影响我们的使用。

DNS的解析流程：

- 当用户访问一个网站的时候，例如im.qq.com，首先会检查自身浏览器里的缓存是否存有这个网站的解析IP地址。如果没有，则回去检查host文件里面的配置。

- 如果没有，则会请求本地DNS服务器来解析这个域名（步骤①），一般这个服务器距离不会太远，并且存有大约80%的解析结果都缓存在这里。

- 如果没有查到，此时就会去根DNS服务器去查找（步骤②），根DNS服务器则根据请求，返回对应的顶级DNS服务器的地址（步骤③）。这里，根据域名知道是com.下的，就会返回com域的服务器。

- 然后本地DNS服务器收到这个地址后，向对应的服务器发送请求（步骤④）。顶级NDS服务器根据请求，返回权威DNS服务器的IP地址（步骤⑤），例如访问im.qq.com，则这个服务器就是qq.com权威服务器的IP地址。

- 然后本地DNS服务器收到这个地址后，向对应的权威DNS服务器发起请求，权威DNS服务器根据请求，返回对应服务器的IP地址。所以根据例子，qq.com权威服务器会去检查对应im的服务器，有就返回对应的IP地址。

- 最后本地DNS服务器把结果返回给客户端，并且保存到缓存里。

附录：

目前IPV4的根服务器只有13个根域名服务器。1个为主根服务器在美国。其余12个均为辅根服务器，其中9台在美国，欧洲2个，位于英国和瑞典，亚洲1个位于日本。所以对美国的依赖很高。

“雪人计划”2015年6月23日正式发布，基于IPV6根服务器来配置的。于2016年在美国、日本、印度、俄罗斯、德国、法国等全球16个国家完成25台IPv6根服务器架设，其中中国有4台，打破了中国过去没有根服务器的困境。

当前的网络中有三种通讯模式：单播、广播、组播，其中的组播出现时间最晚但同时具备单播和广播的优点，最具有发展前景。
1．单播：主机之间一对一的通讯模式，网络中的交换机和路由器对数据只进行转发不进行复制。如果10个客户机需要相同的数据，则服务器需要逐一传送，重复10次相同的工作。但由于其能够针对每个客户的及时响应，所以现在的网页浏览全部都是采用单播模式，具体的说就是IP单播协议。网络中的路由器和交换机根据其目标地址选择传输路径，将IP单播数据传送到其指定的目的地。
单播的优点：
1）服务器及时响应客户机的请求
2）服务器针对每个客户不通的请求发送不通的数据，容易实现个性化服务。
单播的缺点：
1）服务器针对每个客户机发送数据流，服务器流量＝客户机数量×客户机流量；在客户数量大、每个客户机流量大的流媒体应用中服务器不堪重负。
2）现有的网络带宽是金字塔结构，城际省际主干带宽仅仅相当于其所有用户带宽之和的5％。如果全部使用单播协议，将造成网络主干不堪重负。现在的P2P应用就已经使主干经常阻塞。而将主干扩展20倍几乎是不可能。

2．广播：主机之间一对所有的通讯模式，网络对其中每一台主机发出的信号都进行无条件复制并转发，所有主机都可以接收到所有信息（不管你是否需要），由于其不用路径选择，所以其网络成本可以很低廉。有线电视网就是典型的广播型网络，我们的电视机实际上是接受到所有频道的信号，但只将一个频道的信号还原成画面。在数据网络中也允许广播的存在，但其被限制在二层交换机的局域网范围内，禁止广播数据穿过路由器，防止广播数据影响大面积的主机。
广播的优点：
1）网络设备简单，维护简单，布网成本低廉
2）由于服务器不用向每个客户机单独发送数据，所以服务器流量负载极低。
广播的缺点：
1）无法针对每个客户的要求和时间及时提供个性化服务。
2）网络允许服务器提供数据的带宽有限，客户端的最大带宽＝服务总带宽。例如有线电视的客户端的线路支持100个频道（如果采用数字压缩技术，理论上可以提供500个频道），即使服务商有更大的财力配置更多的发送设备、改成光纤主干，也无法超过此极限。也就是说无法向众多客户提供更多样化、更加个性化的服务。
3）广播禁止允许在Internet宽带网上传输。

3．组播：主机之间一对一组的通讯模式，也就是加入了同一个组的主机可以接受到此组内的所有数据，网络中的交换机和路由器只向有需求者复制并转发其所需数据。主机可以向路由器请求加入或退出某个组，网络中的路由器和交换机有选择的复制并传输数据，即只将组内数据传输给那些加入组的主机。这样既能一次将数据传输给多个有需要（加入组）的主机，又能保证不影响其他不需要（未加入组）的主机的其他通讯。
组播的优点：
1）需要相同数据流的客户端加入相同的组共享一条数据流，节省了服务器的负载。具备广播所具备的优点。
2）由于组播协议是根据接受者的需要对数据流进行复制转发，所以服务端的服务总带宽不受客户接入端带宽的限制。IP协议允许有2亿6千多万个组播，所以其提供的服务可以非常丰富。
3）此协议和单播协议一样允许在Internet宽带网上传输。
组播的缺点：
1）与单播协议相比没有纠错机制，发生丢包错包后难以弥补，但可以通过一定的容错机制和QOS加以弥补。
2）现行网络虽然都支持组播的传输，但在客户认证、QOS等方面还需要完善，这些缺点在理论上都有成熟的解决方案，只是需要逐步推广应用到现存网络当中。

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