IP地址、MAC地址、ARP地址解析协议

　　互联网中一台主机要和另一台主机实现通信首先需要知道彼此在互联网中的位置，主机在互联网中的位置是通过ip地址标记的，当找到ip地址后，再通过端口号标识运行在主机中的进程从而实现通信。

IP地址：

　　IP协议(Internet Protocol)又称互联网协议，是支持网间互连的数据报协议，它与TCP协议（传输控制协议）一起构成了TCP/IP协议族的核心。它提供网间连接的完善功能，包括IP数据报规定互连网络范围内的IP地址格式。 Internet 上，为了实现连接到互联网上的结点之间的通信，  必须为每个结点（入网的计算机）分配一个地址，并且应当保证这个地址是全网唯一的，这便是IP地址。目前的IP地址（IPv4：IP第4版本）由32个二进制位表示，每8位二进制数为一个整数， 中间由小数点间隔，如159.226.41.98，整个IP地址空间有4组8位二进制数，由表示主机所在的网络的地址（类似部队的编号）以及主机在该网络中的标识（如同士兵  在该部队的编号）共同组成。为了便于寻址和层次化的构造网络，IP地址被分为A、B、C、D、E五类，  商业应用中只用到A、B、C三类。  * A类地址：A类地址的网络标识由第一组8位二进制数表示，网络中的主机标识占3组8位二进制数，A类地址的特点是网络标识的第一位二进制数取值必须为“0”。不难算出，A类地址允许有126个网段，每个网络大约允许有1670万台主机，通常分配给拥 有大量主机的网络（如主干网）。 * B类地址：B类地址的网络标识由前两组8位二进制数表示，网络中的主机标识占两组8位二进制数，B类地址的特点是网络标识的前两位二进制数取值必须为“10”。 B类地址允许有16384个网段，每个网络允许有65533台主机，适用于结点比较多的网络  （如区域网）。  * C类地址：C类地址的网络标识由前3组8位二进制数表示，  网络中主机标识占1组8位二进制数，  C类地址的特点是网络标识的前3位二进制数取值必须为“110”。  具有C类地址的网络允许有254台主机，适用于结点比较少的网络（如校园网）。 为了便于记忆，通常习惯采用4个十进制数来表示一个IP地址，十进制数之间采用句点“.”予以分隔。 这种IP地址的表示方法也被称为点分十进制法。如以这种方式表示， A类网络的IP地址范围为1.0.0.1－127.255.255.254； B类网络的IP地址范围为：128.1.0.1－191.255.255.254； C类网络的IP地址范围为：192.0.1.1－223.255.255.254。  ABCDE这种ip地址分类方式存在的问题就是，某个组织使用C类地址，可能ip地址不够用，使用B类地址ip地址又过剩，造成浪费。于是出现了子网划分，将ip地址分成网络号和主机号两部分，网络号占用的长度可以随机。

MAC地址：

　　MAC地址是固化在适配器（网卡）中的地址，所以是主机的物理地址，每一个适配器都有一个唯一的MAC地址,MAC地址由48位二进制位组成。

ARP协议：

　　ARP协议的用途是为了从网络层使用的IP地址，解析出在数据链路层使用的硬件地址(MAC地址)。

　　需要明白：在网络层及网络层以上我们使用的是IP地址，在链路层及物理层我们使用的是MAC地址。目前使用的IP地址的版本是IPV4，它由32位组成，MAC地址一般由48位组成。

　　ARP是解决同一个局域网上的主机或路由器的IP地址和硬件地址的映射问题。解决这个问题的方法是在主机ARP高速缓存中存放一个从IP地址到硬件地址的映射表。

　　当主机A要向本局域网上的某台主机B发生IP数据报时，就先在其ARP高速缓存中查看有无主机B的ip地址,如果有，就在ARP高速缓存中查出其对应的硬件地址，再把这个硬件地址写入MAC帧中，然后通过局域网把该MAC帧发往此硬件地址；如果没有，找到主机B的硬件地址需要经过以下过程：

　　a:主机A的ARP进程在本局域网上广播发送一个ARP请求分组。请求内容：“我的IP地址是209.0.0.5，硬件地址是 00-00-C0-15-AD-18，我想知道ip地址为 209.0.0.6的主机的硬件地址”

　　b:在本局域网上的所有主机上运行的ARP进程都收到此ARP请求分组

　　c:主机B的IP地址与ARP请求分组中要查询的IP地址一致，就收下这个ARP请求分组，并向主机A发送ARP响应分组，同时这个ARP响应分组中写入自己的硬件地址。由于其余的所有主机的IP地址都与ARP请求分组中要查询的ip地址不一致，因此都不理睬这个ARP请求分组。响应内容：“我的ip地址是209.0.0.6，我的硬件地址是08-00-2B-00-EE-0A”。

　　d:主机A收到主机B的ARP响应分组后，就在其ARP高速缓存中写入主机B的IP地址到硬件地址的映射。