本文最后更新于 2024年3月26日 下午
介绍
本文简单介绍了Windows下的IP地址、子网掩码、网关的作用
IP地址与子网掩码
如下所示，我在Windows上配置了一个IP（192.168.0.100） 和子网掩码（/24）
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| C:\Users\admin>ipconfig
Windows IP Configuration
Ethernet adapter Ethernet0:
Connection-specific DNS Suffix . :
IPv4 Address. . . . . . . . . . . : 192.168.0.100
Subnet Mask . . . . . . . . . . . : 255.255.255.0
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查看路由表增加了那些条目
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| C:\Users\admin>route -4 print 192.168.0*
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Interface List
15...00 0c 29 35 f6 ba ......Intel(R) 82574L Gigabit Network Connection
1...........................Software Loopback Interface 1
===========================================================================
IPv4 Route Table
===========================================================================
Active Routes:
Network Destination Netmask Gateway Interface Metric
192.168.0.0 255.255.255.0 On-link 192.168.0.100 281
192.168.0.100 255.255.255.255 On-link 192.168.0.100 281
192.168.0.255 255.255.255.255 On-link 192.168.0.100 281
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可以看到增加了三条。
第一条为子网掩码所配置的二层通信范围。 192.168.0.0/24 （本地子网）。
第二条代表自己配置的IP地址。
第三条为此子网的广播地址。
可以看到第一条路由的网关是on-link，表示都是直达的。二层直接通信的。
什么是二层直接通信
192.168.0.100/24 主机A想要访问主机192.168.0.128/24，会直接发送ARP广播报文，获取到192.168.0.128/24主机B的MAC地址。
（如下图，192.168.0.100/24 主机A发送一条ARP 请求广播报文后，192.168.0.128/24主机B会返回一条单播回复报文。
而此时，主机A知道了主机B的MAC地址，而主机B也知道了主机A的MAC地址。）
而当双方互相知道对方的MAC之后，就可以发送正式的IP报文了，其中源MAC为发送网卡的MAC地址，目的MAC为对方IP对应的MAC地址。
（如下图，二层通信不会更改源目MAC地址）
子网掩码有什么意义？
正规的讲子网掩码只有一个作用，就是将某个IP地址划分成网络地址和主机地址两部分。
意义
有什么意义吗？意义就是划定二层通信的范围，这个范围包括其他主机或三层网关。
如果错误的设定过大或过小会怎么样？
如果过小，就无法访问到正确的网关，或与子网内的其他主机进行通信。
如果过大，就会导致子网划分范围内的IP地址，都通过二层通信访问，而不是扔给网关。
但如果要访问的主机没有在一个广播域，需要通过网关访问，那就会无法互相通信。
默认网关
如下面所示，我增加一个网关 192.168.0.1
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| C:\Users\admin>ipconfig
Windows IP Configuration
Ethernet adapter Ethernet0:
Connection-specific DNS Suffix . :
IPv4 Address. . . . . . . . . . . : 192.168.0.100
Subnet Mask . . . . . . . . . . . : 255.255.255.0
Default Gateway . . . . . . . . . : 192.168.0.1
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路由条目如下，只增加一条 0.0.0.0/0 的路由指向我所配置的网关IP。
这代表了，除了子网范围的IP通讯，都要扔向网关。
为什么0.0.0.0/0 匹配了所有路由，子网范围的通讯不受其影响呢？
因为有子网掩码最长匹配原则，而/24，明显比/0长。
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| C:\Users\admin>route -4 print 0.0.0.0
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Interface List
15...00 0c 29 35 f6 ba ......Intel(R) 82574L Gigabit Network Connection
1...........................Software Loopback Interface 1
===========================================================================
IPv4 Route Table
===========================================================================
Active Routes:
Network Destination Netmask Gateway Interface Metric
0.0.0.0 0.0.0.0 192.168.0.2 192.168.0.100 281
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Persistent Routes:
Network Address Netmask Gateway Address Metric
0.0.0.0 0.0.0.0 192.168.0.2 Default
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当我访问一个不在子网范围的IP会发生什么呢？
我去Ping 114.114.114.114，很明显IP通讯会扔向默认网关。
但目的的MAC地址写什么呢？ 写网关的MAC地址（00:50:56:f6:76:d6）。也是通过ARP报文获取的
Ping 产生的ICMP报文抓取
可以看到上图中，Ping 114.114.114的目的MAC地址，是网关的MAC地址。
而源目IP都和网关无关，三层通讯是不会更改IP地址的。但路由器与路由器之间转发会更改MAC地址 （NAT会）
三层通讯也不需要知道目标IP的MAC地址。
主机与网关之间是二层通讯。
网关的意义？
在TCP/IP网络体系中，网关的基本作用是根据目的IP地址的网络号与子网号，选择最佳的出口对IP分组进行转发，实现跨网段的数据通信。
但在上面抓包中，网关貌似只是为了获取网关接口的MAC地址？
正常跨网段的通信好像和网关的IP地址无关？
那网关本身不能对外通讯可以吗？
可以的，有些时候为了节省公网IP，可以配置一个假网关。这个假网关的IP可能在其他子网在使用。
这样做有什么问题吗？
会有问题，会导致使用假网关的子网内主机，访问不到假网关占用的IP。（和所扩大占用的网络位地址和广播地址）
不过问题很小，因为访问的概率很低很低。
