Java 网络原理 ④-路由选择 || 网段划分

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网段划分 

• 为了更好的管理和使用 IP 地址，将一个 IP 地址分为 “网络号” 和 “主机号”，通常前半部分为 “网络号”，后半部分为 “主机号”。
• ✨网络号（Net ID）：用于标识一个网络或子网，所有属于同一个网络的设备都具有相同的网络号。主机号（Host ID）：用于区分同一网络内的不同设备，每个设备的主机号都是唯一的。
• 在同一个局域网下，各个设备的网络号必须是相同的，但是主机号必须是不同的。如果两个相邻的局域网下，网络号则必须是不同的，但是主机号无限制。
• 网络号 和 主机号 通常使用 “子网掩码” 来进行区分，“子网掩码” 的左半部分由全 1 组成，右半部分由全 0 组成。例如：255.255.255.0 的全 255 部分为网络号，则全 0 部分表示为主机号 => 192.168.0.1 的192.168.0.0 就被子网掩码规定为网络号，而 0.0.0.1 就被表示为主机号。

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IPv4 地址分类（A/B/C/D/E 类）

在早期，IPv4 地址被划分为 A 类、B 类、C 类、D 类、E 类，用于不同的网络规模。但实际已被 CIDR 取代。

类别	起始地址	结束地址	默认子网掩码	网络位	主机位	用途
A 类	1.0.0.0	126.255.255.255	255.0.0.0（/8）	8 位	24 位	适用于超大型网络
B 类	128.0.0.0	191.255.255.255	255.255.0.0（/16）	16 位	16 位	适用于中型网络
C 类	192.0.0.0	223.255.255.255	255.255.255.0（/24）	24 位	8 位	适用于小型网络
D 类	224.0.0.0	239.255.255.255	无	组播地址
E 类	240.0.0.0	255.255.255.255	无	实验保留

特殊说明：

• 127.0.0.0 ~ 127.255.255.255 被保留用于 本地回环（Loopback），通常是 127.0.0.1。
• 0.0.0.0 代表默认路由或本机地址。

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私有 IP 地址（内网 IP 段）

部分 IPv4 地址被保留为 私有 IP，用于局域网（LAN），不会在公网中路由。

地址范围	对应的类别	默认子网掩码	用途
10.0.0.0 - 10.255.255.255	A 类	255.0.0.0	大型内网
172.16.0.0 - 172.31.255.255	B 类	255.255.0.0	中型内网
192.168.0.0 - 192.168.255.255	C 类	255.255.255.0	小型内网

特点：

• 私有 IP 不能直接访问公网，通常通过 NAT（网络地址转换） 访问外网。
• 适用于家庭、公司、校园、数据中心等局域网。

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子网划分

为了更灵活地分配 IP 地址，引入了 CIDR（无类别域间路由，Classless Inter-Domain Routing） 记法，即 /X 表示网络位数。

子网掩码	前缀长度（CIDR）	可用主机数
255.0.0.0	/8	16,777,214
255.255.0.0	/16	65,534
255.255.255.0	/24	254
255.255.255.128	/25	126
255.255.255.192	/26	62
255.255.255.224	/27	30
255.255.255.240	/28	14
255.255.255.248	/29	6
255.255.255.252	/30	2（点对点）

计算可用主机数：

• 可用 IP 数 = 2^(主机位数) - 2
• -2 是因为第一个地址是网络地址，最后一个地址是广播地址。

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特殊 IP 地址

特殊 IP	用途
0.0.0.0	默认路由、本机地址
127.0.0.1	本地回环（localhost）
169.254.x.x	APIPA 自动分配 IP（当 DHCP 服务器不可用时自动获取）
224.0.0.0 - 239.255.255.255	组播地址
255.255.255.255	广播地址

路由选择 

• 数据的网络中的传输是需要经过许多节点的，至于如何选择这些节点，这便是网络层——IP协议所规定的，而路由选择便是其过程。
• 路由选择（Routing Selection） 是指数据包从源地址到目标地址的路径规划过程，决定了数据在网络中如何转发。不同的路由选择算法和策略影响着数据传输的效率、可靠性和稳定性。
• 路由选择并非从一开始就是决定好整个路径的，而是启发式的，因为整个网络的环境是非常复杂的，一个路由器不能存储所有路由器的信息，但是它们可以存储其附件的网络情况。当数据包到达某个路由器的时候，就会去匹配这个路由器的 “路由表”，路由表记录了这个路由器周围设备 IP 等信息。
• 如果目的 IP 刚好匹配到了路由表中的记录，直接按照当前的对应的转发口转发过去就行了。如果没有匹配到相对应的信息，则会触发 “下一跳”，数据包的下一个转发目标。

• 在计算机网络中，路由器（Router） 负责转发数据包，它需要根据 路由表（Routing Table） 决定下一跳（Next Hop）。路由表：存储着不同网络的路径信息。下一跳：数据包的下一个转发目标。路由协议：负责自动发现和更新路由信息，如 RIP、OSPF、BGP。

• 路由选择的目标是 找到最优路径，保证数据高效、可靠传输。不同网络环境适用不同的路由协议，在设计网络架构时需要根据业务需求选择合适的路由方案。

• IP 协议的讲解到这就结束了，我们下一节数据链路层和物理层见~~~
• 毕竟不知后事如何，且听下回分解 
• ❤️❤️❤️❤️❤️❤️❤️