一文讲清楚什么是网关、DNS、子网掩码、MAC地址

上次我们发布了局域网ip地址不够用怎么解决？很多朋友多次问到什么是网关、dns、子网掩码，它有什么作用，确实，我们平时在网络中总是在不断的提到网关，却很少真正的去了解它。

例：

一、什么是网关

一、什么是网关

网关(Gateway)又称网间连接器、协议转换器。网关在传输层上以实现网络互连，是最复杂的网络互连设备，仅用于两个高层协议不同的网络互连。

二、如何来理解网关

大家都知道，从一个房间走到另一个房间，必然要经过一扇门 。同样，从一个网络向另一个网络发送信息，也必须经过一道“关口”，这道关口就是网关。顾名思义，网关(Gateway)就是一个网络连接到另一个网络的“关口 ”。

按照不同的分类标准，网关也有很多种。TCP/IP协议里的网关是最常用的，在这里我们所讲的“网关”均指TCP/IP协议下的网关。

三、网关的ip地址

那么网关到底是什么呢？

网关实质上是一个网络通向其他网络的IP地址，网关在网段内的可用ip中选一个 ，不过，一般用的是第1个和最后一个 。

例如

比如有网络A和网络B，

网络A： 的IP地址范围为“192.168.1.1~192. 168.1.254”，子网掩255.255.255.0；

如果需要与其它网段通信，那么它的网关可以设置为192.168.1.1，当然也可以设置为网段内 其它的一个ip地址。

网络B： 的IP地址范为“192.168.2.1~192.168.2.254”，子网掩码255.255.255.0。

如果需要与其它网段通信，那么它的网关可以设置为192.168.2.1，当然也可以设置为网段内 其它的一个ip地址。

四、网关是如何实现通信？

在没有路由器 的情况下，不同的两个网络之间是不能 进行TCP/IP通信的，即使是两个网络连接在同一台交换机(或集线器)上，TCP/IP协议也会根据子网掩码(255.255.255.0)判定两个网络中的主机处在不同的网络里。而要实现这两个网络之间的通信，则必须通过网关 。

如果网络A 中的主机发现数据包 的目的主机不在 本地网络中，就把数据包转发给它自己的网关 ，再由网关转发给网络B的网关，网络B的网关再转发给网络B的某个主机(如附图所示)。网络B向网络A转发数据包的过程。

所以说，只有设置好网关的IP地址 ，TCP/IP协议才能实现不同网络之间的相互通信。

五、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。

二、什么是DNS

DNS是域名解析服务器（Domain Name System），是把网址变成IP地址的服务器。

DNS说白了是把域名翻译成IP地址用的，这里面举个例子 ，大家就很容易清楚了。

例如我们在浏览器里面输入www.baidu.com的时候，机器要跟百度这个网站进行通信 ，机器要往外面发送 数据包，数据包里面要写百度这台服务器的IP地址 ，我们不知道IP地址是多少，那么就需要主机问DNS服务器 ，DNS服务器就自动帮我们把www.baidu.com这个域名翻译成 了IP地址61.135.169.105。然后写到了数据包的目的IP地址里面就可以进行通信。

就跟我们写信一样，你得写个收信人的地址 邮局才能给你发送吧，你给国外写信，你写中文地址邮局不认识，需要这个一个人帮你翻译成英语。这就是DNS的作用，所以你的在本地连接里面写DNS才可以正常浏览网页，如果不设置DNS，是无法正常访问网页的。

三、MAC地址

讲到MAC地址，就不得不提ip地址，这里顺便把ip地址也说下。

IP与MAC

虽然现在已经ipv6了，但我们基本用的大多数还是ipv4协议，所谓ip就是你电脑整个网络的编号 。其他电脑想访问电脑就得需要这个编号。但是这个编号很多情况下是一直在变化 的。唯一不变的是你的MAC地址：物理地址 。

MAC是网络中用来标识网卡设备的唯一网络地址。由相关硬件制造商统一分配，每台电脑的MAC地址都是唯一 的。

做个比喻，你经常搬家，你没搬一次家都有一个地址，XX小区XX单元XX号，这个就是IP。但是你的名字不变，这个就是MAC，不同的是我们的MAC不允许重名。

我们的IP分为两个部分： 如上图分为网络部分 和主机部分 。 网络部分好比就是你在XX省XX市XX镇，这个是国家固定下来了的。但是XX小区XX单元XX号是开发商自己定的。两个编号加起来 就是你的ip了。 不同的是在现实中两个编号的长度是固定的，在网络上A、B、C、D的ip地址却是变化的，这个在前天有详细讲到。

四、子网掩码

子网掩码是为了区分网络位和主机位，上面我们说到过，一个ip地址是由网络部分 和主机部分。 正如一个人的名字由姓与名组成。

那么我们可以把IP地址比作一个人的名字，那么子网掩码就像是一份名单，可以快速的知道那些人同姓，那些人不同姓，把同姓的人分在一组，让他们之前可以互相交流。

举个例子

有一个网段 是192.168.1.0-192.1.254，这个网段就像一个村子一样，就称它为安防村 ，此这网段有个ip地址是192.168.1.1，我们就叫他安防一，另外一个人叫安防二，它的ip地址为192.168.1.2，我们一看他们，就知道他们是同村的。

另外有一个网段， 是192.168.0.0——192.168.255.254，我们叫它安村 ，村里有个同样有两个ip地址192.168.1.1与192.168.1.2，也叫安防一，安防二，那么问题来了？这个时候，如何区分他们是属于那个村的？

这个时候就需要子网掩码 了来判断他们是属于那个网段的，需要把安防一、安防二带到村里去认下，就知道他们是属于那个村了，安防村 的网段是255.255.255.0，安村 的网段是255.255.0.0。

网络中也会出现类似于“同名”“同姓”的ip地址，如何区分他们到底是属于那个网段，就需要依靠子网掩码了。

计算机网络基础：IP地址，子网掩码，网段表示法，默认网关详解

以Windows系统中IP地址设置界面（下图）， IP地址, 子网掩码, 默认网关 和 DNS服务器, 这些都是什么意思呢？

计算机网络：IP地址，子网掩码，网段表示法，默认网关详解

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 ？

概述

计算机要实现网络通信，就必须要有一个用于快速定位的网络地址。IP地址就是计算机在网络中的唯一身份ID，与现实世界中快递的配送需要有具体的住宅地址是一个道理。

ip地址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

IP地址的组成

IP地址 = 网络地址 + 主机地址(又称：主机号和网络号组成)

想想，为什么会有行政区划的划定（国家、省市区、街道等），为了更加高效的进行管理、定位；

相同的，我们通常将网络也可以分为很多的子网络，每个子网络有自己的网络地址，每个子网络由很多的计算机组成（当然也可以包含另外一个子网络）。

我们要找到指定的IP地址，只要先找到指定的网络地址，然后再该网络内找到对应的主机地址即可。

IP地址是一个 4 * 8bit（1字节）由 0/1 组成的数字串（IP4协议）

以文章开通 win7 截图中 的 IP地址 192.168.1.168, 子网掩码 255.255.255.0(下文有详解) 为例, 这个地址中包含了很多含义:

192.168.100.168（IP地址） = 192.168.1.0 (网络地址) + 0.0.0.168（主机地址）

网络地址、主机地址是怎么计算出来的呢？我们需要先简单学习下子网掩码

参照：《百度百科-子网掩码》

IP中的网络地址和主机地址各是多少位表示呢？如果不指定，就不知道哪些位是网络号、哪些是主机号，这就需要通过子网掩码来实现。

概述

子网掩码又叫网络掩码、地址掩码、子网络遮罩，是一个 4 * 8bit（1字节）由 0/1 组成的数字串。

它的作用是屏蔽（遮住）IP地址的一部分以划分成网络地址和主机地址两部分，并说明该IP地址是在局域网上，还是在远程网上。

通过子网掩码，可以把网络划分成子网，即VLSM（可变长子网掩码），也可以把小的网络归并成大的网络即超网。

子网掩码不能单独存在，它必须结合IP地址一起使用。

长度 为 4 * 8bit（1字节），由 连续的1 以及 连续的0 两部分组成，

例如：11111111.11111111.11111111.00000000，对应十进制：255.255.255.0

假设，局域网中 计算机A 的IP地址为 192.168.1.1，子网掩码为 255.255.255.0， 如下图所示：

计算机网络：IP地址，子网掩码，网段表示法，默认网关详解

网络地址: IP 地址中被 连续的1 遮住的部分，即 11000000.10101000.00000001.00000000, 对应的网络地址：192.168.1.0

主机地址: IP 地址中被 连续的0 遮住的部分，即 00000000.00000000.00000000.00000001, 对应的网络地址：0.0.0.1

排除 该网络 两个特殊地址：

广播地址：192.168.1.255 （主机号全为11111111）（广播机制及类型见：http://baike.baidu.com/view/473043.htm）

网络地址：192.168.1.0 （主机号全为00000000）

该子网最大的主机数：2的8次方 256 - 2

其他信息：

A类地址来说，默认的子网掩码是255.0.0.0；对于B类地址来说默认的子网掩码是255.255.0.0；对于C类地址来说默认的子网掩码是255.255.255.0。

参考：《IP地址，子网掩码，默认网关，DNS服务器详解》

计算方法

计算过程是这样的:

1. 将IP地址和子网掩码都换算成二进制；

2. 将两者进行 "与运算"，得到网络地址。

计算过程：上下对齐, 1位1位的算, 1与1=1 , 其余组合都为0

1 0 1 0

与运算 1 0 1 1

-------------------

结果 1 0 1 0

假设 IP地址为 192.168.1.168，子网掩码为 255.255.255.0， 则网络地址换算步骤如下:

1)将IP地址和子网掩码分别换算成二进制

192.168.1.168 换算成二进制为 11000000.10101000.00000001.10101000

255.255.255.0 换算成二进制为 11111111.11111111.11111111.00000000

2)将二者进行与运算

11000000.10101000.00000001.10101000

与运算 11111111·11111111·11111111·00000000

----------------------------------------------------------------------------

结果 11000000.10101000.00000001.00000000

3) 将运算结果换算成十进制： 192.168.1.0

立即实践

以用网线直接将两台计算机连起来为例：

计算机网络：IP地址，子网掩码，网段表示法，默认网关详解

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.

计算机网络：IP地址，子网掩码，网段表示法，默认网关详解

说明：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.

网络地址的计算过程同上，不再赘述。

结论:

用网线直接连接 或 通过 HUB（集线器）、普通交换机链接的计算机必须处于同一网络(网络地址) 并且主机地址必须不一样 才能通信。

注意：同一网络不是指物理连接，而是指网络地址.

举个例子，两台计算机链接到相同路由器（简单理解为同一个链路），如果他们设置的网络地址不一致，则他们也是不能通信的。

扩展：IP网段表示法

举例说明：192.168.0.0/24

192.168.0.0: 网络地址

24: 表示子网掩码二进制表示法中，连续的 1 的 个数，这里为：11111111·11111111·11111111·00000000，即 255.255.255.0

四. 默认网关（地址）

参考：《百度百科-网关》

什么是网关？

（可以联想下海关？什么是海关？）

连接两个不同的网络的设备都可以叫网关设备；网关的作用就是实现两个网络之间进行通讯与控制。

网关设备可以是 交互机（三层及以上才能跨网络）、路由器、启用了路由协议的服务器、代理服务器、防火墙等

网关地址就是网关设备的IP地址。

假设我们有两个网络：

网络A的IP地址范围为“192.168.1.1~192.168.1.254”，子网掩码为255.255.255.0

网络B的IP地址范围为“192.168.2.1~192.168.2.254”，子网掩码为255.255.255.0

要实现这两个网络之间的通信，则必须通过网关。

如果网络A中的主机发现数据包的目的主机不在本地网络中，就把数据包转发给它自己的网关，再由网关转发给网络B的网关，网络B的网关再转发给网络B的某个主机（如附图所示）。网络A向网络B转发数据包的过程。

计算机网络：IP地址，子网掩码，网段表示法，默认网关详解

只有设置好网关的IP地址，TCP/IP协议才能实现不同网络之间的相互通信。

默认网关

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。

扩展：自动设置默认网关

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计算机分配IP地址、子网掩码和默认网关 。

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，那么网络中所有的计算机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。

扩展说明

问：在网上看到一些人提问：连接到相同（二层）交换机或集线器上的计算机，如果设置不同的网络地址，为什么不能通信。

答：

在 TCP/IP 协议中，网络层（通过IP地址识别通信方）封包完成交给下一层数据链路层（通过MAC地址识别通信方）时，需要通过 ARP 广播 获取目标 IP 对应的 MAC 地址。

但因为 ARP 报文只能在相同网络地址内广播，如果目标计算机与源计算机处于不同网络，则无法进行响应，因此源计算机无法完成链路层数据的封装。

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