IP地址、子网掩码、默认网关和DNS服务器之间的联系与区别

大家好，又见面了，我是你们的朋友全栈君。

1 IP地址

IP 是32位二进制数据，通常以十进制表示，并以 “.” 分隔。IP 地址是一种逻辑地址，用来标识网络中一个个主机，IP 有唯一性（指的是公网地址），即每台机器的 IP 在全世界是唯一的。

电脑之间要实现网络通信，就必须要有一个合法的 IP 地址。IP 地址 = 网络地址 + 主机地址（又称：网络号和主机号），IP 地址的结构使我们可以在 Internet 上很方便的寻址。IP 地址通常用更直观的，以圆点分隔号的四个十进制数字表示，每个数字从0到255，如某一台主机的 IP 地址为：128.20.4.1。在局域网里，同样也需要 IP 地址，一般内网的 IP 地址是以 192.168 开头的，这样很容易区分公网和内网的 IP 地址。

彻底明白 IP 地址的含义

不管是学习网络还是上网，IP 地址都是出现频率非常高的词。Windows 系统中设置 IP 地址的界面如图1所示，图中出现了 IP 地址，子网掩码，默认网关和 DNS 服务器这几个需要设置的地方，只有正确设置，网络才能通，那这些名词都是什么意思呢？学习 IP 地址的相关知识时还会遇到网络地址，广播地址，子网等概念，这些又是什么意思呢？

        图1

要解答这些问题，先看一个日常生活中的例子。如图2所示，住在北大街的住户要能互相找到对方，必须各自都要有个门牌号，这个门牌号就是各家的地址，门牌号的表示方法为：北大街+XX号。假如1号住户要找6号住户，过程是这样的，1号在大街上喊了一声: “谁是6号，请回答”，这时北大街的住户都听到了，但只有6号作了回答，这个喊的过程叫”广播”，北大街的所有用户就是他的广播范围，假如北大街共有20个用户，那广播地址就是: 北大街 21号。也就是说，北大街的任何一个用户喊一声能让”广播地址-1″个用户听到。

                 图2

从这个例中可以抽出下面几个词：

• 街道地址：北大街，如果给该大街一个地址则用第一个住户的地址-1，此例为：北大街0号
• 住户的号：如1号，2号等
• 住户的地址：街道地址+XX号，如北大街1号，北大街2号等
• 广播地址：最后一个住户的地址+1，此例为：北大街21号

Internet 网络中，每个上网的计算机都有一个像上述例子的地址，这个地址就是 IP 地址，是分配给网络设备的门牌号，为了网络中的计算机能够互相访问，IP 地址=网络地址+主机地址，图1中的 IP 地址是 192.168.100.1，这个地址中包含了很多含义。如下所示：

• 网络地址(相当于街道地址)：192.168.100.0
• 主机地址(相当于各户的门号)：0.0.0.1
• IP地址(相当于住户地址)：网络地址+主机地址=192.168.100.1
• 广播地址：192.168.100.255

这些地址是如何计算出来的呢？为什么计算这些地址呢？要想知道如何，先要明白一个道理，学习网络的目的就是如何让网络中的计算机相互通讯，也就是说要围绕着”通”这个字来学习和理解网络中的概念，而不是只为背几个名词。

注：192.168.100.1 是私有地址，是不能直接在 Internet 网络中应用的，上 Internet 要转为公有地址，下面详细说明。

• 为什么要计算网络地址

  一句话就是让网络中的计算机能够相互通讯。先看看最简单的网络，图3中是用网线(交叉线)直接将两台计算机连起来。下面是几种IP地址设置，看看在不同设置下网络是通还是不通。

  (1)、设置1号机的 IP 地址为 192.168.0.1，子网掩码为 255.255.255.0，2号机的IP地址为 192.168.0.200，子网掩码为 255.255.255.0，这两台计算机就能正常通讯。

  (2)、如果1号机地址不变，将2号机的 IP 地址改为 192.168.1.200，子网掩码还是为 255.255.255.0，那这两台就无法通讯。

  (3)、设置1号机的 IP 地址为 192.168.0.1，子网掩码为 255.255.255.192，2号机的 IP 地址为 192.168.0.200，子网掩码为 255.255.255.192，注意和第1种情况的区别在于子网掩码，1为 255.255.255.0，本例是 255.255.255.192。这台计算机就不能正常通讯。
  
            图3

  第1种情况能通是因为这两台计算机处在同一网络 192.168.0.0，所以能通，而2,3种情况下两台计算机处在不同的网络，所以不通。

  这里先给个结论：用网线直接连接的计算机或是通过 HUB（集线器）或普通交换机间接的计算机之间要能够相互通，计算机必须要在同一网络，也就是说它们的网络地址必须相同，而且主机地址必须不一样。如果不在一个网络就无法通，这就像我们上面举的例子，同是北大街的住户由于街道名称都是北大街，且各自的门牌号不同，所以能够相互找到对方。

  计算网络地址就是判断网络中的计算机在不在同一网络，在就能通，不在就不能通。注意，这里说的在不在同一网络指的是 IP 地址而不是物理连接，那么如何计算呢？

• 如何计算网络地址（子网掩码）

  我们日常生活中的地址如：北大街1号，从字面上就能看出街道地址是北大街，而我们从 IP 地址中却难以看出网络地址，要计算网络地址，必须借助我们上边提到过的子网掩码。

  计算过程是这样的，将 IP 地址和子网掩码都换算成二进制，然后进行与运算，结果就是网络地址。与运算如下所示，上下对齐，1位1位的算，1与1=1，其余组合都为0。
  
       图4

  例如：计算 IP 地址为：202.99.160.50，子网掩码是 255.255.255.0 的网络地址步骤如下:

  1. 将 IP 地址和子网掩码分别换算成二进制

     202.99.160.50 换算成二进制为 11001010·01100011·10100000·00110010
     255.255.255.0 换算成二进制为 11111111·11111111·11111111·00000000

  2. 将二者进行与运算
     
                图5

  3. 将运算结果换算成十进制，这就是网络地址。

     11001010·01100011·10100000·00000000 换算成十进制就是 202.99.160.0

  现在我们就可以解答上面三种情况的通与不通的问题了。

  第一种，从下面运算结果可以看出二台计算机的网络地址都为 192.168.0.0 且 IP 地址不同，所以可以通。
  
                   图6

  第二种，从下面运算结果可以看出1号机的网络地址为 192.168.0.0，2号机的网络地址为 192.168.1.0 不在一个网络，所以不通。
  
                   图7

  第三种，从下面运算结果可以看出1号机的网络地址为 192.168.0.0，2号机的网络地址为 192.168.0.192 不在一个网络，所以不通
  
                   图8

  相信看到这应该明白了为何计算网络地址和如何计算了。

2 子网掩码

子网掩码是用来判断任意两台计算机的 IP 地址是否属于同一子网络的根据。最为简单的理解就是两台计算机各自的 IP 地址与子网掩码进行 and 运算后，得出的结果是相同的，则说明这两台计算机是处于同一个子网络上的，可以进行直接的通讯。（具体子网掩码各位的含义待补充。）

3 默认网关

什么是默认网关 ？

如果搞清了什么是网关，默认网关也就好理解了。就好像一个房间可以有多扇门一样，一台主机可以有多个网关。默认网关的意思是一台主机如果找不到可用的网关，就把数据包发给默认指定的网关，由这个网关来处理数据包。现在主机使用的网关，一般指的是默认网关。

如何设置默认网关

一台电脑的默认网关是不可以随随便便指定的，必须正确地指定，否则一台电脑就会将数据包发给不是网关的主机，从而无法与其他网络的主机通信。默认网关的设定有手动设置和自动设置两种方式。

1. 手动设置

   手动设置适用于电脑数量比较少、TCP/IP 参数基本不变的情况，比如只有几台到十几台电脑。因为这种方法需要在联入网络的每台电脑上设置“默认网关”，非常费劲，一旦因为迁移等原因导致必须修改默认网关的 IP 地址，就会给网管带来很大的麻烦，所以不推荐使用。

   在 Windows 9x 中，设置默认网关的方法是在“网上邻居”上右击，在弹出的菜单中点击“属性”，在网络属性对话框中选择“TCP/IP协议”，点击“属性”，在“默认网关”选项卡中填写新的默认网关的 IP 地址就可以了。

   需要特别注意的是：默认网关必须是电脑自己所在的网段中的 IP 地址，而不能填写其他网段中的 IP 地址。

2. 自动设置

   自动设置就是利用 DHCP（Dynamic Host Configuration Protocol, 动态主机配置协议）服务器来自动给网络中的电脑分配 IP 地址、子网掩码和默认网关 。这样做的好处是一旦网络的默认网关发生了变化时，只要更改了 DHCP 服务器中默认网关的设置，那么网络中所有的电脑均获得了新的默认网关的 IP 地址。这种方法适用于网络规模较大、TCP/IP 参数有可能变动的网络。另外一种自动获得网关的办法是通过安装代理服务器软件（如MS Proxy）的客户端程序来自动获得，其原理和方法和 DHCP 有相似之处。由于篇幅所限，就不再详述了。

4 DNS服务器

DNS：域名系统(Domain Name System)。在 Internet 上，域名与 IP 地址之间是一 一对应的，域名虽然便于人们记忆，但机器之间只能互相识别 IP 地址，它们之间的转换工作称为域名解析，域名解析需要由专门的域名解析服务器来完成，DNS 服务器就是进行域名解析的服务器 。

如果没有这东西，你必须输入网站的 IP 地址，有了DNS 服务器，你就可以直接输入网址。

问题： 我的计算机没设 DNS，竟然能上 QQ，却不能打开网页，这是为什么呢？

因为上 QQ 不需要有 DNS (QQ 只是一个客户端程序，用不到 DNS)，只有浏览网页(需输入网址时)才用到 DNS。