ip addr 和 ifconfig「建议收藏」

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你知道怎么查看 IP 地址吗？

当面试听到这个问题的时候，面试者常常会觉得走错了房间。我面试的是技术岗位啊，怎么问这么简单的问题？

的确，即便没有专业学过计算机的人，只要倒腾过电脑，重装过系统，大多也会知道这个问题的答案：在 Windows 上是 ipconfig，在 Linux 上是 ifconfig。

那你知道在 Linux 上还有什么其他命令可以查看 IP 地址吗？答案是 ip addr。如果回答不上来这个问题，那你可能没怎么用过 Linux。

那你知道 ifconfig 和 ip addr 的区别吗？这是一个有关 net-tools 和 iproute2 的“历史”故事，你刚来到第三节，暂时不用了解这么细，但这也是一个常考的知识点。

想象一下，你登录进入一个被裁剪过的非常小的 Linux 系统中，发现既没有 ifconfig 命令，也没有 ip addr 命令，你是不是感觉这个系统压根儿没法用？这个时候，你可以自行安装 net-tools 和 iproute2 这两个工具。当然，大多数时候这两个命令是系统自带的。

安装好后，我们来运行一下 ip addr。不出意外，应该会输出下面的内容。

root@test:~# ip addr
1: lo: <LOOPBACK,UP,LOWER_UP> mtu 65536 qdisc noqueue state UNKNOWN group default 
    link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00
    inet 127.0.0.1/8 scope host lo
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet6 ::1/128 scope host 
       valid_lft forever preferred_lft forever
2: eth0: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc pfifo_fast state UP group default qlen 1000
    link/ether fa:16:3e:c7:79:75 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
    inet 10.100.122.2/24 brd 10.100.122.255 scope global eth0
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet6 fe80::f816:3eff:fec7:7975/64 scope link 
       valid_lft forever preferred_lft forever

ip地址时一个网卡在网络世界的通讯地址，相当于我们现实世界的门牌号码

如上输出结果，10.100.122.2就是一个IP地址。这个地址被点分隔为四个部分，每个部分8bit，所以ip地址总共是32位。这样产生的ip地址数量很快就不够用了。于是就有了ipv6，也就是上面结果里面的inet6 fe80::f816:3eff:fec7:7975/64

本来32位的ip地址就不够用，还被分成了5类

a，b，c类主要分两部分，前面一部分是网络号，后面一部分是主机号。这很好理解，大家都是六单元 1001 号，我是小区 A 的六单元 1001 号，而你是小区 B 的六单元 1001 号。

下面这个表格，详细地展示了 A、B、C 三类地址所能包含的主机的数量。在后文中，我也会多次借助这个表格来讲解。

这里面有个尴尬的事情，就是c类地址能包含的最大主机数量实在太少了，只有254个。当时设计的时候恐怕没想到，现在估计一个网络都不够用吧。而b类地址能包含的最大主机数量又太多了。6万台多台机器放在一个网络下面，一般的企业基本达不到这个规模，闲着的地址就是浪费。

于是有一个折中的方式叫做无类型域间选路，简称CIDR

无类型域间选路（CIDR）

这种方式打破了原来设计的几类地址的做法，将32位的ip地址一分为2，前面是网络号，后面是主机号。那么从哪里分呢？

可以看到10.100.122.2/24 这个IP地址中有一个斜杠，斜杠后面有个数字24。这种地址表示形式，就是CIDR。后面24的意思是，32位中，前24位是网络号，后8位是主机号。

伴随着CIDR存在的，一个是广播地址，10.100.122.255。如果发送这个地址，所有10.100.122网络里面的机器都可以收到。另一个是子网掩码，255.255.255.0。

将子网掩码与ip地址进行AND计算，得到的就是网络号10.100.122.0。将子网掩码和 IP 地址按位计算 AND，就可得到网络号

公有 IP 地址和私有 IP 地址

在日常的工作中，几乎不用划分A，B，C类了，所以时间长了，很多人就忘记了这个分类，而只记得CIDR。但是有一点还是要注意的，就是公有ip地址和私有ip地址。

表格最右列是私有ip地址段。平常我们看到的数据中心里，办公室、家里或者学校的IP地址，一般都是私有ip地址段。因为这些些地址允许组织内部的it人员自己管理、自己分配，而且可以重复。因此你学校的某个私有ip地址段和我学校的可以是一样的。这就像每个小区有自己的楼编号和门牌号，你们小区可以叫6栋，我们小区也叫6栋，没有任何问题，但是一旦出了小区，就需要使用公有ip地址。

公有ip地址有个组织统一分配，你需要去买。如果你搭建有一个网站，给你学校的人使用，让你们学校的IT人员给你一个IP地址就行。但是假如你要做一个类似163这样的网站，就需要有公有ip地址，这样全世界的人才能访问。

 不需要将十进制转为2进制就能明显看出192.168.0是网络号，后面是主机号。而整个网络里面的第一个地址192.168.0.1，往往就是你这个私有网络的出口地址。例如你家里的电脑链接wifi，wifi路由器的地址就是192.168.0.1，而192.168.0.255就是广播地址。一旦放松这个地址，整个192.168.0网络里面的所有机器都能收到。

举例：一个容易“犯错”的 CIDR

我们来看 16.158.165.91/22 这个 CIDR。求一下这个网络的第一个地址、子网掩码和广播地址。

你要是上来就写 16.158.165.1，那就大错特错了。

/22 不是 8 的整数倍，不好办，只能先变成二进制来看。16.158 的部分不会动，它占了前 16 位。中间的 165，变为二进制为‭10100101‬。除了前面的 16 位，还剩 6 位。所以，这 8 位中前 6 位是网络号，16.158.<101001>，而 <01>.91 是机器号。

第一个地址是 16.158.<101001><00>.1，即 16.158.164.1。子网掩码是 255.255.<111111><00>.0，即 255.255.252.0。广播地址为 16.158.<101001><11>.255，即 16.158.167.255。

这五类地址中，还有一类 D 类是组播地址。使用这一类地址，属于某个组的机器都能收到。这有点类似在公司里面大家都加入了一个邮件组。发送邮件，加入这个组的都能收到。组播地址在后面讲述 VXLAN 协议的时候会提到。

讲了这么多，才讲了上面的输出结果中很小的一部分，是不是觉得原来并没有真的理解 ip addr 呢？我们接着来分析。

在 IP 地址的后面有个 scope，对于 eth0 这张网卡来讲，是 global，说明这张网卡是可以对外的，可以接收来自各个地方的包。对于 lo 来讲，是 host，说明这张网卡仅仅可以供本机相互通信。

MAC 地址

在 IP 地址的上一行是 link/ether fa:16:3e:c7:79:75 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff，这个被称为MAC 地址，是一个网卡的物理地址，用十六进制，6 个 byte 表示。

MAC地址是一个很容易让人误解的地址，因为mac地址号称全局唯一，不会有两个网卡有相同的mac地址。而且网卡自生产出来，就带着这个地址。既然这样，整个互联网的通信，全部用mac地址就好了，只要知道了对方的mac地址，就可以把信息传过去。

这样当然是不行的。一个网络包要从一个地方传到另一个地址，除了要有确定的地址，还需要有定位功能。而有门牌号码属性的ip地址，才是有远程定位功能的。

例如，你去杭州市网商路 599 号 B 楼 6 层找刘超，你在路上问路，可能被问的人不知道 B 楼是哪个，但是可以给你指网商路怎么去。但是如果你问一个人，你知道这个身份证号的人在哪里吗？可想而知，没有人知道。

mac地址更像是身份证，是一个唯一的标识。它的唯一性设计是为了组网的时候，不同的网卡放在一个网络里面的时候，可以不用担心冲突。从硬件角度，保证不同的网卡有不同的标识。

mac地址也是有一定定位功能的，只不过范围非常有限。你可以根据ip地址，找到杭州网商路599号B楼6层，但是依然找不到我，这时候就可以靠吼了，大声喊身份证XXX的是哪位？我听到了，我就会站起来说，是我啊。但是如果你在上海，到处喊身份证 XXXX 的是哪位，我不在现场，当然不会回答，因为我在杭州不在上海。

所以mac地址的通信范围比较小，局限在一个子网里面。例如，从192.168.0.2/24访问192.168.0.3/24是可以用mac地址的。一旦跨子网，即从192.168.0.2/24到192.168.1.2/24，mac地址就不行了，需要ip地址起作用了。

网络设备的状态标识

我们再来看<BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> 是干什么的？这个叫作net_device flags，网络设备的状态标识

up表示网卡处于启动的状态；

broadcast表示这个网卡有广播的地址，可以发送广播包；

MULTICAST 表示网卡可以发送多播包；

LOWER_UP表示L1是启动的，也即网线插着呢

MTU1500是最大传输单元MTU 为1500，这是以太网的默认值。MTU是二层mac层的概念，mac层有mac的头，以太网规定连mac头带正文合起来，不允许超过1500字节。正文里面有ip，tcp，http头等信息。如果放不下来，就需要分片来传输。

qdisc pfifo_fast： qdisc全称是queueing discipline，中文叫排队规则。内核需要通过某个网络接口发送数据包，它都需要按照这个接口配置的qdisc 把数据包加入队列。

最简单的qdisc是pfifo ，它不对进入的数据包做任何的处理，数据包采用先入先出的方式通过队列。pfifo_fast稍微复杂一些，它的队列包括三个波段。在每个波段里面，使用先进先出的规则。

三个波段的优先级也不相同。band 0最高，band 2最低。 如果band0里面有数据包，系统就不会处理band1里面的数据包，ban的1和band 2之间也是一样。

数据包时按照服务类型（type of service， TOS）被分配到三个波段里面的。TOS是IP头里面的一个字段，代表了当前的包是高优先级的，还是低优先级的。