计算机网络初探(一):IP地址与域名解析

作为一个工科男,一直对互联网这个每天离不开的庞大计算机网络充满了好奇。但互联网的知识如此繁杂,想了解但却又无从下手。虽说之前也配置过家里的路由器,利用过shadowsocks进行科学上网,但是却使用只能照着教程一步一步来,对互联网还是一知半解。正好遇上了同样喜欢研究的丁博士,趁着和他请教搭建VPS服务器的同时,研究了一下计算机网络的知识,对计算机网络的搭建有了初步的了解。

IP地址

当今的互联网是基于TCP/IP的思路设计的,由一些小的子网通过路由器连接起来形成一个巨大的网络。在计算机网络中,所有的设备都会被分配到一个IP地址,这个地址就像是家庭住址,互联网之间的信息传递就像是快递员送信,快递员如果不想把信送错地方,那么就需要每一个设备都有一个唯一的门牌号,例如“XX区XX街XX号”。实际的IP地址是一串32比特的数,每8比特(1字节)一组,分为四组,所以我们看到的IP地址就是这样的:192.168.0.1。

子网掩码

TCP/IP是将多台计算机组成一个子网,然后再利用路由器将这些子网连接起来,IP地址是由网段号+主机号构成的,但是单看IP地址是无法确定哪些计算机在一个子网下的,于是乎一个叫子网掩码的东西就呼之欲出了。子网掩码(mask)是一串与IP地址相同长度的32比特数字,其左边一半都是1,右边一半都是0。子网掩码为1的部分表示网段号(子网下的计算机IP地址相同的部分),子网掩码为0的部分表示主机号(子网下不同的计算机IP地址不同的部分)。其表示方法有两种,例如,网段号24位,主机号8位的子网下的计算机A:192.168.0.1,可以表示为192.168.0.1/255.255.255.0,或者192.168.0.1/24。这就表示在192.168.0.1这个IP地址中192.168.0代表网段号,而.1代表主机号,于是IP为192.168.0.X(X表示1~254中的任意值)均处在同一个子网下。

值得一提的是,主机号部分比特全为0代表整个子网而不是某一台设备,例如192.168.0.0/24代表整个子网;而主机号部分比特全为1代表向子网上所有设备发送包,即广播(Broadcast,这很有用,比如ARP查询MAC地址时就需要利用广播)。

域名解析

正常来讲,我们想访问网络中的任意一台计算机,只需要输入它的IP就能和它通信了。比如我们想访问百度,其实可以直接在浏览器下输入其服务器的IP123.125.115.110即可,可是几乎没人这样做,大家都是直接输入域名baidu.com来访问的,这就像我们知道每个人的名字,但是却不会记住每个人的身份证一样,与其记住一串毫无规律的数字,不如去记住一个直观的名字来的容易。但是计算机之前是靠IP地址来通信的,当我们输入baidu.com这个域名的时候,DNS服务器(Domain Name System,域名服务系统)就登场了,浏览器会去最近的DNS服务器查询[baidu.com]这个域名对应的IP地址,然后利用查询到的IP地址来登陆百度的网站,这个过程就叫域名解析。

DNS服务器同样是有IP地址的,有时候我们在Windows下配置IPv4协议时,输入首选和备用DNS服务器的地址,为的就是能够把域名正确解析到对应的IP地址。