网络基础知识详解：从IP地址到封装

一、IP地址与子网

1.1 IP地址的构成与作用

IP地址（Internet Protocol Address）是分配给每台连接到网络设备的唯一标识符。最常见的是IPv4地址，由四个八位字节（octet）组成，每个八位字节的取值范围为0-255。例如，192.168.1.1就是一个典型的IPv4地址。

IP地址可以类比为家庭邮政地址，它让数据包能够准确找到目标设备。没有唯一的IP地址，设备之间就无法通信。

1.2 网络地址与广播地址

• 网络地址（如192.168.1.0）：用于标识整个网络，不能分配给具体设备。

• 广播地址（如192.168.1.255）：用于向该网络内所有设备发送消息。数据包发送到这个地址时，子网内所有主机都会接收。

在一个子网（如192.168.1.0/24）中，网络地址是首个IP，而广播地址是最后一个IP。中间的地址（如192.168.1.1到192.168.1.254）才可以分配给设备。

1.3 子网掩码与CIDR表示法

子网掩码（如255.255.255.0）决定了IP地址的网络部分和主机部分。CIDR（无类域间路由）表示法用斜杠后的数字表示网络部分的位数，如/24等价于255.255.255.0。

• 192.168.66.0/24表示网络地址为192.168.66.0，掩码为255.255.255.0，主机地址范围为192.168.66.1~192.168.66.254，广播地址为192.168.66.255。

1.4 私有地址与公共地址

私有地址专供局域网内部使用，不能直接在互联网中路由。常见的私有地址段有：

• 10.0.0.0 - 10.255.255.255

• 172.16.0.0 - 172.31.255.255

• 192.168.0.0 - 192.168.255.255

公共地址可在互联网中使用。私有地址需要通过NAT（网络地址转换）才能访问互联网。

二、数据封装与OSI模型

2.1 封装的含义

数据在网络中传输时，会经过不同的协议层，每层都对数据进行封装，加上自己的头部（header）甚至尾部（trailer）。这种“分层封装”让各层专注于自身功能，提升了网络的灵活性与可维护性。

封装流程举例：

1. 应用层：用户输入数据（如发送邮件），应用层协议（如HTTP）处理后交给下层。

2. 传输层：TCP或UDP协议加上头部，形成TCP segment或UDP datagram。

3. 网络层：IP协议加上头部，形成IP packet。

4. 数据链路层：如以太网或WiFi，加上帧头和帧尾，形成frame。

在WiFi网络中，IP包被封装在WiFi（802.11）帧中进行传输。

2.2 OSI与TCP/IP模型

• OSI七层模型：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层。

• TCP/IP四层模型：网络接口层、网络层、传输层、应用层。

实际应用中，TCP/IP模型更为常用。

三、广播地址的特殊性

广播地址通常是子网内的最后一个IP地址。例如，192.168.1.0/24的广播地址就是192.168.1.255。广播地址的主机部分全为1（二进制），用于在局域网内一次性向所有主机发送消息。

四、常见问题与解答

1. 192.168.1.0/24 这种写法是什么意思？
它表示一个以192.168.1.0为起点、子网掩码为255.255.255.0的子网，共有256个IP地址（其中首尾为网络和广播地址）。

2. 广播地址都是最后一个吗？
是的，在标准子网中，广播地址就是该子网的最后一个IP。

3. IP包在WiFi中被封装在什么内？
WiFi帧（frame）中。

4. 如何查找本机IP和网络信息？

• Windows：ipconfig

• Linux/Unix：ifconfig 或 ip a s