什么是ip,什么是网关,他们作用是什么?

我一直很不理解,科学技术为什么不把很高深的很抽象的概念用通俗易懂的话或者白话来讲解呢?

今天我理解错了,是我简化了自己思维习惯,潜意识固化了自己思维习惯和理解,才会在沟通和交流中犯一些常识性错误。

就比如我的问题:IP是什么,是不是大部分人第一个反应就是IP地址?

做过网络多了,解决客户很多问题的时候,提到这个IP大家也是不是潜移默化的就把这个IP和地址划“=”了呢?

这就是简化语言描述后形成的固化思维模式!

我们要知道计算机所有的理论概念大部分是英语为主,IP的英语全称是“Internet Protocol”,即互联网络协议。

不信可以查资料、查百科通篇没有哪一个会讲IP就是IP地址!

那么什么是IP,为什么我们会潜意识的把IP和IP地址划等号呢?

网络通信协议(Network communication protocol)

讲IP协议之前,我要先谈谈网络通信协议,以及IP协议和网络通信协议的关系。

IP协议是网络通信协议的一部分

对,这里又有一个名词概念!

那么什么是网络通信协议(Network communication protocol),IP与通信协议又有什么关系呢?

简单来讲,网络通信协议是一种网络通用的语言,能够把说着不同语言的操作系统和不同架构的硬件设备连接起来并能够相互交流

如果还不明白,举个例子来讲,我们手机有安卓系统、有苹果的IOS系统,还有国内的鸿蒙系统,我们在给不同手机安装同一款软件的时候,比如微信,我们会根据不同的系统平台选择不同的安装包,没有一个人是会把安卓的安装包成功安装到苹果的手机上吧?!

但我们只要把软件正确安装到平台,仍然拿微信举例子,最终不论是苹果手机、华为手机还是笔记本电脑,我们最终都可以无障碍的交流。

在无障碍交流的背后,就是网络通信协议的功劳。

网络通信协议作用相当于翻译器,把讲不同语言的设备转换为通用语言后,通过通信线路传到接收人后,再把通用语言翻译成接收人能够理解语言,最终完成相互通信的过程。

常见的网络通信协议包括:TCP/IP协议、IPX/SPX协议、NetBEUI协议等。

注意,注意,上述三种通信协议都是用于局域网或广域网通信的网络协议种类,他们设计的目的、工作原理和场景都不相同,通常也不能直接或者相互交叉使用。

在一台设备上,网卡可能同时支持多个协议栈,因此在同一个局域网中可以同时运行 TCP/IP、IPX/SPX 和 NetBEUI。然而,这三种协议之间的数据包格式和寻址机制各自独立,直接通信是不兼容的。例如使用 TCP/IP 的计算机无法直接与只配置 NetBEUI 的计算机进行通信。

但在多协议网络环境下,不同协议可以并存,但它们各自处理各自的通信流量,并不会自动转换或互译。

要实现不同协议之间的通信,需要使用专门的协议转换器或网桥设备,这在实际网络中已很少见,因为如今,我接下来要着重讲解的TCP/IP 已成为主流。

所以在网络世界中,网络通信协议就像一个大家长,制定了网络互联设备通信的一系列规则和制度,统一量化各个体系架构的标准,在这标准下,TCP/IP协议簇就网络通信协议继承和发扬者,而IP就是TCP/IP协议族中最为核心的协议之一,所有的TCP、UDP、ICMP及IGMP数据都以IP数据报格式传输。

这里的IP数据报就是基于IP协议的数据报文类型。

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IP数据包格式

IP协议

IP协议产生背景

为什么IP协议能成为TCP/IP协议族中最为核心的协议之一呢?

在计算机网络发展的过程中,曾经出现过“百花争鸣”的现象,但彼时网络世界都各自为利益对技术进行保护,每个厂家协议标准都不兼容。例如上文我们提到网络通信协议中的IPX/SPX协议、NetBEUI协议,这种各自为政的情况,并不能全世界范围内把数以百万计的网络互联起来,并使他们能够互相通信,因为在这里面有很多问题需要解决。

首先,要解决的是如何为各个网络节点设计统一而又灵活的寻址方案、如何确定适应各种物理网络的最大分组长度,以及如何兼容不同的网络接入技术。其次,在数据传输过程中,还必须处理超时控制、差错恢复、状态报告、路由选择以及用户接入控制等问题,同时还需要同时支持面向连接与无连接的服务。

在早期,人们曾希望能够使用单一网络标准来简化全球互联的复杂性,但实际情况表明,由于各类用户和应用需求的多样性,没有一种单一的网络能够满足所有需求。

与此同时,随着网络技术的不断进步,厂商们也在激烈的市场竞争中推出了各种性能和特性各异的网络产品。这样多样化的选择虽然增加了互联的复杂性。

IP协议特性

IP协议两个特性:不可靠行和无连接性。

不可靠性:主要体现在不能保证IP数据报能成功地到达目的地。IP仅提供最好的传输服务。如果发生某种错误时,比如某个路由器暂时用完了缓冲区, IP有一个简单的错误处理算法:丢弃该数据报,然后发送ICMP消息报给信源端。任何要求的可靠性必须由上层来提供(如TCP)。

无连接性:主要表现IP并不维护任何关于后续数据报的状态信息。每个数据报的处理是相互独立的。这也说明,IP数据报可以不按发送顺序接收。如果一信源向相同的信宿发送两个连续的数据报(先是A,然后是B),每个数据报都是独立地进行路由选择,可能选择不同的路线,因此B可能在A到达之前先到达。

IP协议不关心上层业务状态,对于下层业务也不要求,这就简化了网络架构和网络设备要求,能够方便融合各种网络,例如以太网、异步传输模式、FDDI、Wi-Fi、令牌环等等。只要封装数据基于IP协议,都会“尽力而为”进行转发。

而且不论多么复杂的计算机网络,参加互连的计算机网络都使用相同的IP协议,在逻辑上都可以看作一个统一的网络,而不用关注物理线路连接的方式。

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实际网络结构图与逻辑网络结构图

采用IP协议的另外一个优势简化了网络和数据传输细节,在讨论数据转发的过程中只要考虑网络层问题,不用关心上层与下层的协议栈。

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网络层概念简化了数据传输细节

什么是IP协议

笼统的讲,IP协议就是网络层通信传输中相互达成的规则或者共识集合。

IP协议是一种是用于分组报文交换网络的面向数据的协议。

这里的面向数据和IP协议自身不可靠性并不冲突,面向数据只是说明IP协议对于上层下层并不关心,只是定义收到数据包按照规则进行转发和处理,例如在IP协议中定义了对于数据包分片的规则。

也规定了协议的类型,例如IPv4和IPv6.

IP协议的作用

IP协议属于网络层。网络层负责在不同网络之间提供数据传输服务,实现主机之间的通信。主要工作分为4块:

路由选择:网络层的一个重要任务是决定包裹(数据包)从哪里走最合适。就像快递公司要选择最快、最省钱的路线一样,网络层使用路由算法来确定数据包应该经过哪些节点和链路才能到达目标主机。

数据包转发:一旦确定了路线,网络层就负责把数据包从源主机发送到目标主机。这过程包括对数据包的封装、分段、转发和解封装等步骤,确保数据包能顺利传输。

IP地址分配:为了让每台设备在网络中都有自己的“身份证”,网络层使用IP地址来唯一标识主机和网络设备。它负责为每台主机分配IP地址,确保数据包能够正确地传输到目标主机。

数据包传输:网络层使用IP协议来处理数据包的传输。IP协议定义了数据包的格式、寻址方式以及路由选择算法等内容,确保数据包能够在网络中正确传输。

总的来说,网络层和IP协议就像快递公司的调度中心和路线规划系统,确保你的数据包能够在复杂的网络环境中准确、高效地传输到目的地。

IP是否就是IP地址呢?

IP是否就是IP地址呢?从普世的角度来讲,我们说IP就是IP地址没有从,因为现有主流的网络都是基于TCP/IP协议簇的网络架构,而对于IP的定义和作用一个最重要的一点就是:寻址和路由。

这个倒符合IP地址的定义:IP地址是分配给每台连接到网络的设备的唯一标识符,用于标识设备的网络位置。

可从专业角度上来看,这种说法又不正确,IP是一种网络通信协议,规定了数据在网络中的传输方式和规则。讲的是如何将数据包从源主机传输到目标主机,而IP地址是根据这些规则分配给每个网络设备的唯一标识符。这两者都不是一个概念,而且也承担了不同的作用。

总的来说,IP协议是交通规则,指导数据如何在网络中传输;而IP地址则是每辆车的车牌号,标识数据的来源和目的地。

那为什么提起来IP还会想到IP地址呢?

我个人体会,这个和我我们教学、工作经验还有历史因素有关,只要说起IP就是IPv4,就是找到这个三层设备,这个设备的地址是多少,就代表这个设备。

我们已经在潜意识把寻址和路由与设备标识混在一起了。

同样就像我要回答题主的另外一个概念”网关”一样。

什么是网关

在没有看到这个答案之前,大家回忆下,在我们潜意识里面,网关是不是就是路由器或者一个广播域的广播终结者?

其实这样向也没有错,网关在代代口传的时间长河中,倒没有丢到一般概念中网关定义:指一种连接不同网络或系统的设备或软件,充当着“桥梁”或“中转站”的角色,负责在两个或多个网络之间传递数据。

但我要说的是,实际上网关这个概念在不同的角度有不同的含义,例如站在设备的角度去看,家庭中常见的路由器实际上就充当了网关的角色,它把你家里的局域网和互联网连接起来;站在运维或者网络工程师的角度看,网关就是设备的下一跳或者BGP的对等体设备。

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