root@test:~# ip addr 1: lo: <LOOPBACK,UP,LOWER_UP> mtu 65536 qdisc noqueue state UNKNOWN group default 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: eth0: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc pfifo_fast state UP group default qlen 1000 link/ether fa:16:3e:c7:79:75 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff inet 10.100.122.2/24 brd 10.100.122.255 scope global eth0 valid_lft forever preferred_lft forever inet6 fe80::f816:3eff:fec7:7975/64 scope link valid_lft forever preferred_lft forever
这个命令显示了这台机器上所有的网卡。大部分的网卡都会有一个 IP 地址,当然,这不是必须的。在后面的分享中,我们会遇到没有 IP 地址的情况。IP 地址是一个网卡在网络世界的通讯地址,相当于我们现实世界的门牌号码。既然是门牌号码,不能大家都一样,不然就会起冲突。比方说,假如大家都叫六单元 1001 号,那快递就找不到地方了。所以,有时候咱们的电脑弹出网络地址冲突,出现上不去网的情况,多半是 IP 地址冲突了。
如上输出的结果,10.100.122.2 就是一个 IP 地址。这个地址被「点分隔为四个部分」,每个部分 「8 个 bit」,所以 IP 地址总共是 「32 位」。这样产生的 IP 地址的数量很快就不够用了。因为当时设计 IP 地址的时候,哪知道今天会有这么多的计算机啊!因为不够用,于是就有了 IPv6,也就是上面输出结果里面 inet6 fe80::f816:3eff:fec7:7975/64。这个有 128 位,现在看来是够了,但是未来的事情谁知道呢?
本来 32 位的 IP 地址就不够,还被分成了 5 类。现在想想,当时分配地址的时候,真是太奢侈了。
在网络地址中,至少在当时设计的时候,对于 A、B、 C 类主要分两部分,前面一部分是网络号,后面一部分是主机号。这很好理解,大家都是六单元 1001 号,我是小区 A 的六单元 1001 号,而你是小区B 的六单元 1001 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。
我们继续看上面的表格。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。这就像每个小区有自己的楼编号和门牌号,你们小区可以叫 6 栋,我们小区也叫 6 栋,没有任何问题。但是一旦出了小区,就需要使用公有 IP 地址。就像人民路 888 号,是国家统一分配的,不能两个小区 都叫人民路 888 号。
「公有 IP 地址有个组织统一分配」,你需要去买。如果你搭建一个网站,给你学校的人使用,让你们学校的IT 人员给你一个 IP 地址就行。但是假如你要做一个类似网易 163 这样的网站,就需要有公有 IP 地址,这样全世界的人才能访问。
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。
「MTU1500」 是指什么意思呢?是哪一层的概念呢?「最大传输单元 MTU 为 1500」,这是以太网的默认值。上一节,我们讲过网络包是层层封装的。「MTU 是二层 MAC 层的概念」。MAC 层有 MAC 的头,以太网规定连 MAC 头带正文合起来,不允许超过 1500 个字节。正文里面有 IP 的头、TCP 的头、HTTP 的头。如果放不下,就需要分片来传输。
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。三个波段(band)的优先级也不相同。band 0 的优先级最高,band 2 的最低。如果 band 0 里面有数据包,系统就不会处理 band 1 里面的数据包,band 1 和 band 2 之间也是一样。数据包是按照「服务类型」(Type of Service,TOS)被分配多三个波段(band)里面的。TOS 是 IP 头里面的一个字段,代表了当前的包是高优先级的,还是低优先级的。