如何查看ip地址？

上一节结尾给你留的一个思考题是，你知道怎么查看 IP 地址吗？

当面试听到这个问题的时候，面试者常常会觉得走错了房间。我面试的是技术岗位啊，怎么问这么简单的问题？的确，即便没有专业学过计算机的人，只要倒腾过电脑，重装过系统，大多也会知道这个问题的答案：在 Windows 上是 ipconfig，在 Linux 上是 ifconfig。

那你知道在 Linux 上还有什么其他命令可以查看 IP 地址吗？答案是 ip addr。如果回答不上来这个问题，那你可能没怎么用过 Linux。

1、ifconfig 和 ip addr 的区别？

你知道 ifconfig 和 ip addr 的区别吗？这是一个有关 net-tools 和 iproute2 的“历史”故事，这里暂时不用了解这么细，但这也是一个常考的知识点。

想象一下，你登录进入一个被裁剪过的非常小的 Linux 系统中，发现既没有 ifconfig 命令，也没有 ip addr 命令，你是不是感觉这个系统压根儿没法用？这个时候，你可以自行安装 net-tools 和 iproute2 这两个工具。当然，大多数时候这两个命令是系统自带的。安装好后，我们来运行一下 ip addr。不出意外，应该会输出下面的内容。

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，10.3.10.77 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::2cf6:3bff:fe7b:3d94/64。这个有 128 位，现在看来是够了，但是未来的事情谁知道呢？

2、IP地址的分类

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。

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。在后文中，我也会多次借助这个表格来讲解。

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。

3、 无类型域间选路（CIDR）

于是有了一个折中的方式叫作无类型域间选路，简称 CIDR。这种方式打破了原来设计的几类地址的做法，将 32 位的 IP 地址一分为二，前面是网络号，后面是主机号。从哪里分呢？你如果注意观察的话可以看到，10.100.122.2/24，这个 IP 地址中有一个斜杠，斜杠后面有个数字 24。这种地址表示形式，就是 CIDR。后面 24 的意思是，32 位中，前 24 位是网络号，后 8 位是主机号。

伴随着 CIDR 存在的：

• 一个是广播地址，10.100.122.255。如果发送这个地址，所有 10.100.122 网络里面的机器都可以收到。
• 另一个是子网掩码，255.255.255.0。

网络号：前24位是网络号，即10.100.122

主机号：后8位是主机号，即2

4、公有 IP 地址和私有 IP 地址

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。

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。

举例：一个容易“犯错”的 CIDR

我们来看 16.158.165.91/22 这个 CIDR。求一下这个网络的第一个地址、子网掩码和广播地址。

你要是上来就写 16.158.165.1，那就大错特错了。/22 不是 8 的整数倍，不好办，只能先变成二进制来看。16.158 的部分不会动，它占了前 16 位。中间的 165，变为二进制为‭10100101‬。除了前面的 16 位，还剩 6 位。所以，这 8 位中前 6 位是网络号，16.158.<101001>，而 <01>.91 是机器号。第一个地址是 16.158.<101001><00>.1，即 16.158.164.1。子网掩码是 255.255.<111111><00>.0，即 255.255.252.0。广播地址为 16.158.<101001><11>.255，即 16.158.167.255。

这五类地址中，还有一类 D 类是组播地址。使用这一类地址，属于某个组的机器都能收到。这有点类似在公司里面大家都加入了一个邮件组。发送邮件，加入这个组的都能收到。组播地址在后面讲述 VXLAN 协议的时候会提到。

讲了这么多，才讲了上面的输出结果中很小的一部分，是不是觉得原来并没有真的理解 ip addr 呢？我们接着来分析。

在 IP 地址的后面有个 scope，如果是 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。如果是 host，说明这张网卡仅仅可以供本机相互通信。

lo 全称是 loopback，又称环回接口，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。

5、MAC 地址

在 IP 地址的上一行是 link/ether 2e:f6:3b:7b:3d:94 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff，这个被称为 MAC 地址，是一个网卡的物理地址，用十六进制，6 个 byte 表示。

MAC 地址是一个很容易让人“误解”的地址。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传到另一个地方，除了要有确定的地址，还需要有定位功能。 而有门牌号码属性的 IP 地址，才是有远程定位功能的。例如，你去杭州市网商路 599 号 B 楼 6 层找刘超，你在路上问路，可能被问的人不知道 B 楼是哪个，但是可以给你指网商路怎么去。但是如果你问一个人，你知道这个身份证号的人在哪里吗？可想而知，没有人知道。

MAC 地址更像是身份证，是一个唯一的标识。它的唯一性设计是为了组网的时候，不同的网卡放在一个网络里面的时候，可以不用担心冲突。从硬件角度，保证不同的网卡有不同的标识。

MAC 地址是有一定定位功能的，只不过范围非常有限。你可以根据 IP 地址，找到杭州市网商路 599 号 B 楼 6 层，但是依然找不到我，你就可以靠吼了，大声喊身份证 XXXX 的是哪位？我听到了，我就会站起来说，是我啊。但是如果你在上海，到处喊身份证 XXXX 的是哪位，我不在现场，当然不会回答，因为我在杭州不在上海。

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。

6、网络设备的状态标识

解析完了 MAC 地址，我们再来看<BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP>是干什么的？这个叫做 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。

qdisc pfifo_fast 是什么意思呢？qdisc 全称是 queueing discipline，中文叫排队规则。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。

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）被分配到三个波段（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。

队列是个好东西，后面我们讲云计算中的网络的时候，会有很多用户共享一个网络出口的情况，这个时候如何排队，每个队列有多粗，队列处理速度应该怎么提升，我都会详细为你讲解。

7、总结

怎么样，看起来很简单的一个命令，里面学问很大吧？通过这一节，希望你能记住以下的知识点，后面都能用得上：

• IP 是地址，有定位功能；MAC 是身份证，无定位功能；
• CIDR 可以用来判断是不是本地人(CIDR 标注了哪几位是网络号，若网络号相同说明是本地人)；
• IP 分公有的 IP 和私有的 IP。后面的章节中我会谈到“出国门”，就与这个有关。

8、思考问题？

1、最后，给你留两个思考题。你知道 net-tools 和 iproute2 的“历史”故事吗？

答案：

net-tools起源于BSD，自2001年起，Linux社区已经对其停止维护，而iproute2旨在取代net-tools，并提供了一些新功能。一些Linux发行版已经停止支持net-tools，只支持iproute2。
net-tools通过procfs(/proc)和ioctl系统调用去访问和改变内核网络配置，而iproute2则通过netlink套接字接口与内核通讯。
net-tools中工具的名字比较杂乱，而iproute2则相对整齐和直观，基本是ip命令加后面的子命令。
虽然取代意图很明显，但是这么多年过去了，net-tool依然还在被广泛使用，最好还是两套命令都掌握吧。

具体的对比，我这里推荐一篇文章https://linoxide.com/linux-command/use-ip-command-linux/，感兴趣的话可以看看。

2、这一节讲的是如何查看 IP 地址，那你知道 IP 地址是怎么来的吗？

答案：

下一节内容

3、A、B、C 类地址的有效地址范围是多少？A B C类别表里A类数据有问题，应该是1:0:0:1-126:255:255:254，建议检查一下B类和C类

答案：

我在写的时候，没有考虑这么严谨，平时使用地址的时候，也是看个大概的范围。所以这里再回答一下。

A 类 IP 的地址第一个字段范围是 0～127，但是由于全 0 和全 1 的地址用作特殊用途，实际可指派的范围是 1～126。所以我仔细查了一下，如果较真的话，你在答考试题的时候可以说，A 类地址范围和 A 类有效地址范围。

4、网络号、IP 地址、子网掩码和广播地址的先后关系是什么？

答案：

当在一个数据中心或者一个办公室规划一个网络的时候，首先是网络管理员规划网段，一般是根据将来要容纳的机器数量来规划，一旦定了，以后就不好变了。

假如你在一个小公司里，总共就没几台机器，对于私有地址，一般选择 192.168.0.0/24 就可以了。这个时候先有的是网络号。192.168.0 就是网络号。有了网络号，子网掩码同时也就有了，就是前面都是网络号的是 1，其他的是 0，广播地址也有了，除了网络号之外都是 1。

当规划完网络的时候，一般这个网络里面的第一个、第二个地址被默认网关 DHCP 服务器占用，你自己创建的机器，只要和其他的不冲突就可以了，当然你也可以让 DHCP 服务自动配置。

规划网络原来都是网络管理员的事情。有了公有云之后，一般有个概念虚拟网络（VPC），鼠标一点就能创建一个网络，网络完全软件化了，任何人都可以做网络规划。

5、C类地址的主机数为什么是254个，不是256个？什么是网络地址和广播地址，其意义是什么？组播地址是做什么用的，能否介绍一下组播原理？

答案：

C 类地址的主机号 8 位，去掉 0 和 255，就只有 254 个了。

在《TCP/IP 详解》这本书里面，有两章讲了广播、多播以及 IGMP。广播和组播分为两个层面，其中 MAC 层有广播和组播对应的地址，IP 层也有自己的广播地址和组播地址。

广播相对比较简单，MAC 层的广播为 ff:ff:ff:ff:ff:ff，IP 层指向子网的广播地址为主机号为全 1 且有特定子网号的地址。

组播复杂一些，MAC 层中，当地址中最高字节的最低位设置为 1 时，表示该地址是一个组播地址，用十六进制可表示为 01:00:00:00:00:00。IP 层中，组播地址为 D 类 IP 地址，当 IP 地址为组播地址的时候，有一个算法可以计算出对应的 MAC 层地址。

多播进程将目的 IP 地址指明为多播地址，设备驱动程序将它转换为相应的以太网地址，然后把数据发送出去。这些接收进程必须通知它们的 IP 层，它们想接收的发给定多播地址的数据报，并且设备驱动程序必须能够接收这些多播帧。这个过程就是“加入一个多播组”。当多播跨越路由器的时候，需要通过 IGMP 协议告诉多播路由器，多播数据包应该如何转发。

6、MTU 1500如果是MAC头加报文的长度，那么如果http请求方法是post的话，报文body中含有内容，那么这个内容不是没有限制吗？岂不是到了二层的MAC这块会和MTU 1500这个限制冲突？

答案：

MTU（Maximum Transmission Unit，最大传输单元）是二层的一个定义。以以太网为例，MTU 为 1500 个 Byte，前面有 6 个 Byte 的目标 MAC 地址，6 个 Byte 的源 MAC 地址，2 个 Byte 的类型，后面有 4 个 Byte 的 CRC 校验，共 1518 个 Byte。（MTU 大小是不包含二层头部和尾部的，MTU 1500表示二层MAC帧大小不超过1518， MAC 头14 字节，尾4字节。可以抓包验证）

在 IP 层，一个 IP 数据报在以太网中传输，如果它的长度大于该 MTU 值，就要进行分片传输。如果不允许分片 DF，就会发送 ICMP 包，这个在ICMP那一节讲过。

在 TCP 层有个 MSS（Maximum Segment Size，最大分段大小），它等于 MTU 减去 IP 头，再减去 TCP 头。即在不分片的情况下，TCP 里面放的最大内容。

在 HTTP 层看来，它的 body 没有限制，而且在应用层看来，下层的 TCP 是一个流，可以一直发送，但其实是会被分成一个个段的。

7、请教一下：我阿里云的多台机器，有172.16.2.145 和172.16.3.28这两个是怎么联通的？

作者回复: 如果/16，就是一个网段的。如果是/24，则中间会有路由器

8、老师，你好~MAC地址是网络生产商写在网卡上的，相当于是写死的。但是iproute2里有命令可以修改网卡的MAC地址，是不是只有虚拟机上的系统的网卡可以修改，而物理网卡的MAC地址是不能修改的？

作者回复: 物理网卡可以改，但改的是系统里面的，不是硬件里面的