IP地址与MAC地址

MAC地址简介

MAC地址，即网卡的物理地址，是在IEEE802标准中定义并规范的

MAC地址由48位二进制数组成，通常分成6段，用十六进制表示，如00E0-FCA1-562B

形象的说，MAC地址就如同我们身份证上的身份证号码，具有全球唯一性

ARP

ARP（Address Resolution Protocol）协议是网络层的协议，用于将IP地址解析为的MAC地址。

 

工作原理

每个主机都会在自己的 ARP 缓冲区中建立一个 ARP 列表，以记录IP 地址和 MAC 地址之间的对应关系；

主机（网络接口）新加入网络时（也可能只是MAC地址发生变化，接口重启等），会发送ARP报文把自己IP地址与MAC地址的映射关系广播给其他主机

 

ARP的报头结构

 

IP地址与子网划分

二进制与十进制

1、二进制的特点：用0和1两个数码来表示的数。它的基数为2，进位规则是“逢二进一”，借位规则是“借一当二”；

2、十进制是人类最方便的进制表示，也是日常生活中最常用的数制，包含数字0、1、2、3、4、5、6、7、8、9 ，但用计算机处理十进制数必须先转换成二进制数。

二进制与十进制对应关系

 

二进制转换成十进制

 

十进制转换成二进制

 

有类编址

IPv4地址：是32位的二进制数，一般用点分十进制数表示，由网络号和主机号两部分组成

 

•在因特网上，所有的主机资源都通过IP地址来定位。IP地址是由ICANN(Internet Corporation for Assigned Names and Number)分配和管理的，IP地址的分配有一套严格机制和程序，这种机制和程序保证IP地址在Internet上的唯一性。IP地址的格式是由IP规定的

 

IP地址分类

根据网络号和主机号位数的不同，有类编址将IP地址分为A类、B类、C类、D类和E类五类

A类地址中网络地址为1个字节，主机地址占用3个字节，其范围为0.0.0.0~127.255.255.255。

B类地址中网络地址为2个字节，主机地址占用2个字节，其范围为128.0.0.0~191.255.255.255。

C类地址中网络地址为3个字节，主机地址占用1个字节，其范围为192.0.0.0~223.255.255.255。

D类地址为组播地址，其范围为224.0.0.0~239.255.255.255。

E类地址保留，其范围为240.0.0.0~255.255.255.255。

 

 

私有地址

私有地址不用于Internet，主要用于局域网中，私有IP地址是一段保留的IP地址

A类、B类和C类的私有IP地址范围：

A类私有IP地址范围：10.0.0.0~10.255.255.255。

B类私有IP地址范围：172.16.0.0~172.31.255.255。

C类私有IP地址范围：
192.168.0.0~192.168.255.255

 

无类编址

解决“有类编址”进行地址划分的颗粒度太大的问题。避免大量IP地址资源的浪费

特点：无类编址（Classless Addressing)不限定网络号和主机号的位数，使得IP地址的分配更加灵活，IP地址的利用率也得到了提高

例：IP地址为60.1.7.1，它可能是60.1.0.0网络中的一个主机地址，也可能是60.1.7.0网络中的一个主机地址。

 

子网掩码

子网掩码(Subnet Mask)由32个比特位组成，也可看作是由4个字节，并且也通常以点分十进制数来表示

将子网掩码中1的个数称为这个子网掩码的长度

 

子网掩码与IP地址的运算

如果将一个子网掩码与一个IP地址进行逐位的“与”运算，所得的结果便是该IP地址所在网络的网络地址

 

广播地址应用于主机同网络内所有其他主机的通信，它是主机号为全“1”的地址（子网掩码的反码），即：广播地址=网络地址+子网掩码的反码

 

子网划分

可以将一个大的网络划分为多个小的网络，提高IP地址的使用效率

例：将192.168.3.0/24划分4个网段

方法：网络号向主机号借位，借位使得IP地址的结构分为三个部分：网络位、子网位和主机位。

 

子网划分原理

子网号借用的主机号位数越多，子网的数目也就越多，但每个子网的可用主机数就越少，根据子网号借用主机号的位数，可以分别计算出子网数、子网掩码和每个子网的可用主机数

 

可变长子网掩码VLSM

VLSM允许在同一个网络地址空间中使用多个子网掩码。VLSM使得IP地址的使用更加有效，减少IP地址的浪费，并且VLSM允许已经划分过子网的网络继续划分子网

 

ICMP与连通性测试

ICMP(Internet Control Message Protocol）因特网控制报文协议，工作在网络层。

ICMP的消息可以分为两类：一类是差错报文，即通知出错原因的错误消息（如traceroute），另一类是查询报文，即用于诊断的查询消息（如ping）。