Linux【7】-网络管理-1-1-透过ip addr看ip
ip addr是linux下除ifconfig外，另一个查看ip的命令，可以先看看这个命令的输出：
[root@localhost ~]# ip addr
1: lo: <LOOPBACK,UP,LOWER_UP> mtu 65536 qdisc noqueue state UNKNOWN
link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00
inet 127.0.0.1/8 scope host lo
valid_lft forever preferred_lft forever
inet6 ::1/128 scope host
valid_lft forever preferred_lft forever
2: eno16777736: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc pfifo_fast state UP qlen 1000
link/ether 00:0c:29:e7:d7:08 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
inet 192.168.3.9/24 brd 192.168.3.255 scope global eno16777736
valid_lft forever preferred_lft forever
inet6 fe80::20c:29ff:fee7:d708/64 scope link
valid_lft forever preferred_lft forever
IPv4
通常这个命令我们最关心的是ip地址，也即192.168.3.9，那么我们就先来讲述一下ip。首先这是一个IPv4地址，这样的ip被分为四个部分，每部分一个字节（8bit），所以ip是32位的，但是这样产生的地址数量马上就不够用了，当初设计的时候并没有想到如今会有这么多的计算机，于是后来又诞生了IPv6，也就是上面输出中的fe80::20c:29ff:fee7:d708，这个有 128 位，目前看来是足够了。
IPv4在设计之初被划分为了五类，如图：
对于前三类，每种又分为网络号和主机号两部分，为什么要区分这两个？就好比大家都住在六单元 1001 号，我是小区 A 的六单元 1001，而你是小区 B 的六单元 1001 号。网络号就相当于小区，主机号相当于具体门牌号。
下面这个表格，详细地展示了 A、B、C 三类地址所能包含的主机的数量。
这里面有个尴尬的事情，就是 C 类地址能包含的最大主机数量实在太少了，只有 254 个。当时设计的时候恐怕没想到，现在估计一个网吧都不够用吧。而 B 类地址能包含的最大主机数量又太多了。6 万多台机器放在一个网络下面，一般的企业基本达不到这个规模，闲着的地址就是浪费。
CIDR
于是又产生了一种折中的方式无类型域间选路，简称CIDR，这种方案打破了原先将ip分为五类的做法，直接将32位的地址划分为两块，前面是网络号，后面是主机号，从哪里开始划分呢？注意上面输出的inet 192.168.3.9/24，ip后面多了个/24，这就表示，前24位是网络号，后8位是主机号。
伴随着CIDR存在的是一个广播地址192.168.3.255，如果发送这个地址，则192.168.3网络里的所有机器都能收到，另一个是子网掩码255.255.255.0，将子网掩码和ip地址进行AND运算，由于前三段都是255，转换成二进制都是1，1与任何数AND运算都是原来的值，故前三个数不变还是192.168.3，最后一段是0，0与任何数and都是0，所以最后是0，最终计算结果是192.168.3.0，这就是网络号，所以子网掩码和ip的and运算结果就是网络号。
在日常的工作中，几乎不用划分 A 类、B 类或者 C 类，所以时间长了，很多人就忘记了这个分类，而只记得 CIDR。但是有一点还是要注意的，就是公有 IP 地址和私有 IP 地址。
私有 IP
表格最右列是私有 IP 地址段。平时我们看到的数据中心里，办公室、家里或学校的 IP 地址，一般都是私有 IP 地址段。因为这些地址允许组织内部的 IT 人员自己管理、自己分配，而且可以重复。因此，你学校的某个私有 IP 地址段和我学校的可以是一样的。
表格中的 192.168.0.x 是最常用的私有 IP 地址。你家里有 Wi-Fi，对应就会有一个 IP 地址。一般你家里地上网设备不会超过 256 个，所以 /24 基本就够了。有时候我们也能见到 /16 的 CIDR，这两种是最常见的，也是最容易理解的。不需要将十进制转换为二进制 32 位，就能明显看出 192.168.0 是网络号，后面是主机号。而整个网络里面的第一个地址 192.168.0.1，往往就是你这个私有网络的出口地址。例如，你家里的电脑连接 Wi-Fi，Wi-Fi 路由器的地址就是 192.168.0.1，而 192.168.0.255 就是广播地址。一旦发送这个地址，整个 192.168.0 网络里面的所有机器都能收到。但是也不总都是这样的情况。因此，其他情况往往就会很难理解，还容易出错。比如：192.168.3.9/22，要是求一下这个网络的第一个地址、广播地址和子网掩码，要是你一上来就答192.168.3.1那就大错特错了，22不是8的整数倍就不好办了，前面的192.168所占的16位不变，只是3这段（0000 0011），只能化为6bit+2bit两部分，所以现在的情况就变成：前16位+6位是网络号，剩下的2位+8位是主机号，故第一个地址是192.168.<000000><00>.1即192.168.0.1，子网掩码是255.255.<111111><00>.0即255.255.252.0，广播地址是192.168.<000000><11>.255即192.168.3.255。是不是挺绕的？
scope
在 IP 地址的后面有个 scope，对于eno16777736这张网卡来讲，是 global，说明这张网卡是可以对外的，可以接收来自各个地方的包。对于 lo 来讲，是 host，说明这张网卡仅仅可以供本机相互通信。lo全称是loopback，也就是回环网卡，，往往会被分配到 127.0.0.1 这个地址。这个地址用于本机通信，经过内核处理后直接返回，不会在任何网络中出现。
MAC地址
在ip地址的上一行是link/ether 00:0c:29:e7:d7:08，这个称为MAC地址，是网卡的物理地址，用16进制，6个字节表示。
因为 MAC 地址号称全局唯一，不会有两个网卡有相同的 MAC 地址，而且网卡自生产出来，就带着这个地址。很多人看到这里就会想，既然这样，整个互联网的通信，全部用 MAC 地址好了，只要知道了对方的 MAC 地址，就可以把信息传过去。这样当然是不行的，一个网络包要从一个地方发送到另一个地方，除了要知道对方的具体位置，还要有定位功能，ip就相当于是提供定位功能的，而MAC地址则类似于身份证号。诚然，身份证号是全局唯一的，但问题是我在北京，你在上海，就算我知道你身份证号能找到你吗？
所以，MAC 地址的通信范围比较小，局限在一个子网里面。例如，从 192.168.0.2/24 访问 192.168.0.3/24 是可以用 MAC 地址的。一旦跨子网，即从 192.168.0.2/24 到 192.168.1.2/24，MAC 地址就不行了，需要 IP 地址起作用了。
net_device flags
解析完了 MAC 地址，我们再来看<BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP>是干什么的？这个叫作net_device flags，网络设备的状态标识。UP 表示网卡处于启动的状态；BROADCAST 表示这个网卡有广播地址，可以发送广播包；MULTICAST 表示网卡可以发送多播包；LOWER_UP 表示 L1 是启动的，也即网线插着呢。MTU1500 是指最大传输单元 MTU 为 1500，这是以太网的默认值。
qdisc pfifo_fast
qdisc pfifo_fast 是什么意思呢？qdisc 全称是queueing discipline，中文名叫排队规则。内核如果需要通过某个网络接口发送数据包，它都需要按照为这个接口配置的 qdisc（排队规则）把数据包加入队列。最简单的 qdisc 是 pfifo，它不对进入的数据包做任何的处理，数据包采用先入先出的方式通过队列。pfifo_fast 稍微复杂一些，它的队列包括三个波段（band）。在每个波段里面，使用先进先出规则。
参考资料
