當面試聽到這個問題的時候琉雳，面試者常常會覺得走錯了房間。我面試的是技術崗位啊友瘤，怎么問這么簡單的問題咐吼？
的確，即便沒有專業(yè)學過計算機的人商佑，只要倒騰過電腦锯茄，重裝過系統(tǒng)，大多也會知道這個問題的答案：在 Windows 上是 ipconfig茶没，在 Linux 上是 ifconfig肌幽。
那你知道在 Linux 上還有什么其他命令可以查看 IP 地址嗎？答案是 ip addr抓半。如果回答不上來這個問題喂急，那你可能沒怎么用過 Linux。
那你知道 ifconfig 和 ip addr 的區(qū)別嗎笛求？這是一個有關 net-tools 和 iproute2 的“歷史”故事廊移，你剛來到第三節(jié)，暫時不用了解這么細探入，但這也是一個辰瓶祝考的知識點。
想象一下蜂嗽，你登錄進入一個被裁剪過的非常小的 Linux 系統(tǒng)中苗膝，發(fā)現既沒有 ifconfig 命令，也沒有 ip addr 命令植旧，你是不是感覺這個系統(tǒng)壓根兒沒法用辱揭？這個時候，你可以自行安裝 net-tools 和 iproute2 這兩個工具病附。當然问窃，大多數時候這兩個命令是系統(tǒng)自帶的。
安裝好后完沪，我們來運行一下 ip addr域庇。不出意外，應該會輸出下面的內容丽焊。
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
這個命令顯示了這臺機器上所有的網卡较剃。大部分的網卡都會有一個 IP 地址咕别，當然技健，這不是必須的。在后面的分享中惰拱，我們會遇到沒有 IP 地址的情況雌贱。
IP 地址是一個網卡在網絡世界的通訊地址啊送，相當于我們現實世界的門牌號碼。既然是門牌號碼欣孤，不能大家都一樣馋没，不然就會起沖突。比方說降传，假如大家都叫六單元 1001 號篷朵，那快遞就找不到地方了。所以婆排，有時候咱們的電腦彈出網絡地址沖突声旺，出現上不去網的情況，多半是 IP 地址沖突了段只。
如上輸出的結果腮猖，10.100.122.2 就是一個 IP 地址。這個地址被點分隔為四個部分赞枕，每個部分 8 個 bit澈缺，所以 IP 地址總共是 32 位。這樣產生的 IP 地址的數量很快就不夠用了炕婶。因為當時設計 IP 地址的時候姐赡，哪知道今天會有這么多的計算機啊柠掂！因為不夠用雏吭，于是就有了 IPv6，也就是上面輸出結果里面 inet6 fe80::f816:3eff:fec7:7975/64陪踩。這個有 128 位杖们，現在看來是夠了，但是未來的事情誰知道呢肩狂？
本來 32 位的 IP 地址就不夠摘完，還被分成了 5 類。現在想想傻谁，當時分配地址的時候孝治，真是太奢侈了。
在網絡地址中审磁，至少在當時設計的時候谈飒，對于 A、B态蒂、 C 類主要分兩部分杭措，前面一部分是網絡號，后面一部分是主機號钾恢。這很好理解手素，大家都是六單元 1001 號鸳址，我是小區(qū) A 的六單元 1001 號，而你是小區(qū) B 的六單元 1001 號泉懦。
下面這個表格稿黍，詳細地展示了 A、B崩哩、C 三類地址所能包含的主機的數量巡球。在后文中，我也會多次借助這個表格來講解邓嘹。
這里面有個尷尬的事情辕漂，就是 C 類地址能包含的最大主機數量實在太少了，只有 254 個吴超。當時設計的時候恐怕沒想到钉嘹，現在估計一個網吧都不夠用吧。而 B 類地址能包含的最大主機數量又太多了鲸阻。6 萬多臺機器放在一個網絡下面跋涣，一般的企業(yè)基本達不到這個規(guī)模，閑著的地址就是浪費鸟悴。
無類型域間選路（CIDR）
于是有了一個折中的方式叫作無類型域間選路陈辱，簡稱CIDR。這種方式打破了原來設計的幾類地址的做法细诸，將 32 位的 IP 地址一分為二沛贪，前面是網絡號，后面是主機號震贵。從哪里分呢利赋？你如果注意觀察的話可以看到，10.100.122.2/24猩系，這個 IP 地址中有一個斜杠媚送，斜杠后面有個數字 24。這種地址表示形式寇甸，就是 CIDR塘偎。后面 24 的意思是，32 位中拿霉，前 24 位是網絡號吟秩，后 8 位是主機號。
伴隨著 CIDR 存在的绽淘，一個是廣播地址涵防，10.100.122.255。如果發(fā)送這個地址收恢，所有 10.100.122 網絡里面的機器都可以收到武学。另一個是子網掩碼，255.255.255.0伦意。
將子網掩碼和 IP 地址進行 AND 計算火窒。前面三個 255，轉成二進制都是 1驮肉。1 和任何數值取 AND熏矿，都是原來數值，因而前三個數不變离钝，為 10.100.122票编。后面一個 0，轉換成二進制是 0卵渴，0 和任何數值取 AND慧域，都是 0，因而最后一個數變?yōu)?0浪读，合起來就是 10.100.122.0昔榴。這就是網絡號。將子網掩碼和 IP 地址按位計算 AND碘橘，就可得到網絡號互订。
公有 IP 地址和私有 IP 地址
在日常的工作中，幾乎不用劃分 A 類痘拆、B 類或者 C 類仰禽，所以時間長了，很多人就忘記了這個分類纺蛆，而只記得 CIDR吐葵。但是有一點還是要注意的，就是公有 IP 地址和私有 IP 地址桥氏。
我們繼續(xù)看上面的表格折联。表格最右列是私有 IP 地址段。平時我們看到的數據中心里识颊，辦公室诚镰、家里或學校的 IP 地址，一般都是私有 IP 地址段祥款。因為這些地址允許組織內部的 IT 人員自己管理清笨、自己分配，而且可以重復刃跛。因此抠艾，你學校的某個私有 IP 地址段和我學校的可以是一樣的。
這就像每個小區(qū)有自己的樓編號和門牌號桨昙，你們小區(qū)可以叫 6 棟检号，我們小區(qū)也叫 6 棟腌歉，沒有任何問題。但是一旦出了小區(qū)齐苛，就需要使用公有 IP 地址翘盖。就像人民路 888 號，是國家統(tǒng)一分配的凹蜂，不能兩個小區(qū)都叫人民路 888 號馍驯。
公有 IP 地址有個組織統(tǒng)一分配，你需要去買玛痊。如果你搭建一個網站汰瘫，給你學校的人使用，讓你們學校的 IT 人員給你一個 IP 地址就行擂煞。但是假如你要做一個類似網易 163 這樣的網站混弥，就需要有公有 IP 地址，這樣全世界的人才能訪問对省。
表格中的 192.168.0.x 是最常用的私有 IP 地址剑逃。你家里有 Wi-Fi，對應就會有一個 IP 地址官辽。一般你家里地上網設備不會超過 256 個蛹磺，所以 /24 基本就夠了。有時候我們也能見到 /16 的 CIDR同仆，這兩種是最常見的萤捆，也是最容易理解的。
不需要將十進制轉換為二進制 32 位俗批，就能明顯看出 192.168.0 是網絡號俗或，后面是主機號。而整個網絡里面的第一個地址 192.168.0.1岁忘，往往就是你這個私有網絡的出口地址辛慰。例如，你家里的電腦連接 Wi-Fi干像，Wi-Fi 路由器的地址就是 192.168.0.1帅腌，而 192.168.0.255 就是廣播地址。一旦發(fā)送這個地址麻汰，整個 192.168.0 網絡里面的所有機器都能收到速客。
但是也不總都是這樣的情況。因此五鲫，其他情況往往就會很難理解溺职，還容易出錯。
舉例：一個容易“犯錯”的 CIDR
我們來看 16.158.165.91/22 這個 CIDR。求一下這個網絡的第一個地址浪耘、子網掩碼和廣播地址乱灵。
你要是上來就寫 16.158.165.1，那就大錯特錯了七冲。
/22 不是 8 的整數倍痛倚，不好辦，只能先變成二進制來看癞埠。16.158 的部分不會動状原，它占了前 16 位聋呢。中間的 165苗踪，變?yōu)槎M制為10100101。除了前面的 16 位削锰，還剩 6 位通铲。所以，這 8 位中前 6 位是網絡號器贩，16.158.<101001>颅夺，而 <01>.91 是機器號。
第一個地址是 16.158.<101001><00>.1蛹稍，即 16.158.164.1吧黄。子網掩碼是 255.255.<111111><00>.0，即 255.255.252.0唆姐。廣播地址為 16.158.<101001><11>.255拗慨，即 16.158.167.255。
這五類地址中奉芦，還有一類 D 類是組播地址赵抢。使用這一類地址，屬于某個組的機器都能收到声功。這有點類似在公司里面大家都加入了一個郵件組烦却。發(fā)送郵件，加入這個組的都能收到先巴。組播地址在后面講述 VXLAN 協(xié)議的時候會提到其爵。
講了這么多，才講了上面的輸出結果中很小的一部分伸蚯，是不是覺得原來并沒有真的理解 ip addr 呢醋闭？我們接著來分析。
在 IP 地址的后面有個 scope朝卒，對于 eth0 這張網卡來講证逻，是 global，說明這張網卡是可以對外的，可以接收來自各個地方的包囚企。對于 lo 來講丈咐，是 host，說明這張網卡僅僅可以供本機相互通信龙宏。
lo 全稱是loopback棵逊，又稱環(huán)回接口，往往會被分配到 127.0.0.1 這個地址银酗。這個地址用于本機通信辆影，經過內核處理后直接返回，不會在任何網絡中出現黍特。
MAC 地址
在 IP 地址的上一行是 link/ether fa:16:3e:c7:79:75 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff蛙讥，這個被稱為MAC 地址，是一個網卡的物理地址灭衷，用十六進制次慢，6 個 byte 表示。
MAC 地址是一個很容易讓人“誤解”的地址翔曲。因為 MAC 地址號稱全局唯一迫像，不會有兩個網卡有相同的 MAC 地址，而且網卡自生產出來瞳遍，就帶著這個地址闻妓。很多人看到這里就會想，既然這樣掠械，整個互聯(lián)網的通信由缆，全部用 MAC 地址好了，只要知道了對方的 MAC 地址份蝴，就可以把信息傳過去犁功。
這樣當然是不行的。 一個網絡包要從一個地方傳到另一個地方婚夫，除了要有確定的地址浸卦，還需要有定位功能。 而有門牌號碼屬性的 IP 地址案糙，才是有遠程定位功能的限嫌。
例如，你去杭州市網商路 599 號 B 樓 6 層找劉超时捌，你在路上問路怒医，可能被問的人不知道 B 樓是哪個，但是可以給你指網商路怎么去奢讨。但是如果你問一個人稚叹，你知道這個身份證號的人在哪里嗎？可想而知，沒有人知道扒袖。
MAC 地址更像是身份證塞茅，是一個唯一的標識。它的唯一性設計是為了組網的時候季率，不同的網卡放在一個網絡里面的時候野瘦，可以不用擔心沖突。從硬件角度飒泻，保證不同的網卡有不同的標識鞭光。
MAC 地址是有一定定位功能的，只不過范圍非常有限泞遗。你可以根據 IP 地址惰许，找到杭州市網商路 599 號 B 樓 6 層，但是依然找不到我刹孔，你就可以靠吼了啡省，大聲喊身份證 XXXX 的是哪位娜睛？我聽到了髓霞，我就會站起來說，是我啊畦戒。但是如果你在上海方库，到處喊身份證 XXXX 的是哪位，我不在現場障斋，當然不會回答纵潦，因為我在杭州不在上海。
所以垃环，MAC 地址的通信范圍比較小邀层，局限在一個子網里面。例如遂庄，從 192.168.0.2/24 訪問 192.168.0.3/24 是可以用 MAC 地址的寥院。一旦跨子網，即從 192.168.0.2/24 到 192.168.1.2/24涛目，MAC 地址就不行了秸谢，需要 IP 地址起作用了。
網絡設備的狀態(tài)標識
解析完了 MAC 地址霹肝，我們再來看 <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> 是干什么的估蹄？這個叫作net_device flags，網絡設備的狀態(tài)標識沫换。
UP 表示網卡處于啟動的狀態(tài)臭蚁；BROADCAST 表示這個網卡有廣播地址，可以發(fā)送廣播包；MULTICAST 表示網卡可以發(fā)送多播包垮兑；LOWER_UP 表示 L1 是啟動的炭晒，也即網線插著呢。MTU1500 是指什么意思呢甥角？是哪一層的概念呢网严？最大傳輸單元 MTU 為 1500，這是以太網的默認值嗤无。
上一節(jié)震束，我們講過網絡包是層層封裝的。MTU 是二層 MAC 層的概念当犯。MAC 層有 MAC 的頭垢村，以太網規(guī)定連 MAC 頭帶正文合起來，不允許超過 1500 個字節(jié)嚎卫。正文里面有 IP 的頭嘉栓、TCP 的頭、HTTP 的頭拓诸。如果放不下侵佃，就需要分片來傳輸。
qdisc pfifo_fast 是什么意思呢奠支？qdisc 全稱是queueing discipline馋辈，中文叫排隊規(guī)則。內核如果需要通過某個網絡接口發(fā)送數據包倍谜，它都需要按照為這個接口配置的 qdisc（排隊規(guī)則）把數據包加入隊列迈螟。
最簡單的 qdisc 是 pfifo啦粹，它不對進入的數據包做任何的處理摔寨，數據包采用先入先出的方式通過隊列氧秘。pfifo_fast 稍微復雜一些露泊，它的隊列包括三個波段（band）斗塘。在每個波段里面蜻牢，使用先進先出規(guī)則荆永。
三個波段（band）的優(yōu)先級也不相同召耘。band 0 的優(yōu)先級最高鹤盒，band 2 的最低蚕脏。如果 band 0 里面有數據包，系統(tǒng)就不會處理 band 1 里面的數據包侦锯，band 1 和 band 2 之間也是一樣驼鞭。
數據包是按照服務類型（Type of Service，TOS）被分配到三個波段（band）里面的尺碰。TOS 是 IP 頭里面的一個字段挣棕，代表了當前的包是高優(yōu)先級的译隘，還是低優(yōu)先級的。
小結
- IP 是地址洛心，有定位功能固耘；MAC 是身份證，無定位功能词身；
- CIDR 可以用來判斷是不是本地人厅目；
- IP 分公有的 IP 和私有的 IP。后面的章節(jié)中我會談到“出國門”法严，就與這個有關损敷。
