IP地址與MAC地址講解

1、一、IP地址和MAC地址1、MAC地址MAC（Media Access Control，介質(zhì)訪問控制）地址，或稱為物理地址，也叫硬件地址，用來定義網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的位置，MAC地址是網(wǎng)卡出廠時(shí)設(shè)定的，是固定的（但可以通過在設(shè)備管理器中或注冊表等方式修改，同一網(wǎng)段內(nèi)的MAC地址必須唯一）。MAC地址采用十六進(jìn)制數(shù)表示，長度是6個(gè)字節(jié)（48位），分為前24位和后24位。1.1、前24位叫做組織唯一標(biāo)志符（Organizationally Unique Identifier，即OUI），是由IEEE的注冊管理機(jī)構(gòu)給不同廠家分配的代碼，區(qū)分了不同的廠家。1.2、后24位是由廠家自己分配的，稱為擴(kuò)展標(biāo)識(shí)符。同一

2、個(gè)廠家生產(chǎn)的網(wǎng)卡中MAC地址后24位是不同的。MAC地址對應(yīng)于OSI參考模型的第二層數(shù)據(jù)鏈路層，工作在數(shù)據(jù)鏈路層的交換機(jī)維護(hù)著計(jì)算機(jī)MAC地址和自身端口的數(shù)據(jù)庫，交換機(jī)根據(jù)收到的數(shù)據(jù)幀中的“目的MAC地址”字段來轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀。2、IP地址IP地址（Internet Protocol Address），縮寫為IP Adress，是一種在Internet上的給主機(jī)統(tǒng)一編址的地址格式，也稱為網(wǎng)絡(luò)協(xié)議（IP協(xié)議）地址。它為互聯(lián)網(wǎng)上的每一個(gè)網(wǎng)絡(luò)和每一臺(tái)主機(jī)分配一個(gè)邏輯地址，常見的IP地址，分為IPv4與IPv6兩大類，當(dāng)前廣泛應(yīng)用的是IPv4，目前IPv4幾乎耗盡，下一階段必然會(huì)進(jìn)行版本升級(jí)到IPv6；如

3、無特別注明，一般我們講的的IP地址所指的是IPv4。IP地址對應(yīng)于OSI參考模型的第三層網(wǎng)絡(luò)層，工作在網(wǎng)絡(luò)層的路由器根據(jù)目標(biāo)IP和源IP來判斷是否屬于同一網(wǎng)段，如果是不同網(wǎng)段，則轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包。3、IP地址格式和表示在計(jì)算機(jī)二進(jìn)制中，1個(gè)字節(jié) = 8位 = 8bit（比特）IP地址格式和表示IP地址(IPv4)由32位二進(jìn)制數(shù)組成，分為4段（4個(gè)字節(jié)），每一段為8位二進(jìn)制數(shù)（1個(gè)字節(jié)）每一段8位二進(jìn)制，中間使用英文的標(biāo)點(diǎn)符號(hào)“.”隔開由于二進(jìn)制數(shù)太長，為了便于記憶和識(shí)別，把每一段8位二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)成十進(jìn)制，大小為0至255。IP地址的這種表示法叫做“點(diǎn)分十進(jìn)制表示法”。IP地址表示為：xxx.xxx.

4、xxx.xxx舉個(gè)栗子：就是一個(gè)IP地址的表示。理解2的指數(shù)冪2的冪也稱為2的指數(shù)，還可以稱為2的次方，如2的2次方、2的3次方等等，任何數(shù)的0次方都等于1。在IP地址中，0次方到7次方剛好為8位，這對于IP地址二進(jìn)制轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制非常方便。舉個(gè)例子：11010010 = 127+126+025+124+023+022+121+020 = 128+64+0+16+0+0+2+0 = 210我們需要記住上圖的2的冪的結(jié)果，不需要死記硬背，這個(gè)是有技巧的，從上圖來看，很容易發(fā)現(xiàn)，由于是2的冪，所有相鄰的冪的前后都是相差2倍，所以只要知道其中一個(gè)冪值，就知道相鄰的冪的值。4、IP地址的組成IP地址=網(wǎng)

5、絡(luò)地址+主機(jī)地址，比如：計(jì)算機(jī)的IP地址由兩部分組成，一部分為網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)，一部分為主機(jī)標(biāo)識(shí)，同一網(wǎng)段內(nèi)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)部分相同，主機(jī)部分不同同時(shí)重復(fù)出現(xiàn)。路由器連接不同網(wǎng)段，負(fù)責(zé)不同網(wǎng)段之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，交換機(jī)連接的是同一網(wǎng)段的計(jì)算機(jī)。通過設(shè)置網(wǎng)絡(luò)地址和主機(jī)地址，在互相連接的整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中保證每臺(tái)主機(jī)的IP地址不會(huì)互相重疊，即IP地址具有了唯一性。5、IP地址與MAC地址區(qū)別長度不同：IP地址為32位（二進(jìn)制），MAC地址為48位（十六進(jìn)制）。分配依據(jù)不同：IP地址的分配是基于網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，MAC地址的分配是基于制造商。尋址協(xié)議層不同：IP地址應(yīng)用于OSI第三層（網(wǎng)絡(luò)層），而MAC地址應(yīng)用在OSI第二層（數(shù)據(jù)

6、鏈路層）。6、IP地址與MAC地址的作用和關(guān)系IP和MAC兩者之間分工明確，默契合作，完成通信過程。在數(shù)據(jù)通信時(shí)，IP地址專注于網(wǎng)絡(luò)層，網(wǎng)絡(luò)層設(shè)備（如路由器）根據(jù)IP地址，將數(shù)據(jù)包從一個(gè)網(wǎng)絡(luò)傳遞轉(zhuǎn)發(fā)到另外一個(gè)網(wǎng)絡(luò)上；而MAC地址專注于數(shù)據(jù)鏈路層，數(shù)據(jù)鏈路層設(shè)備（如交換機(jī)）根據(jù)MAC地址，將一個(gè)數(shù)據(jù)幀從一個(gè)節(jié)點(diǎn)傳送到相同鏈路的另一個(gè)節(jié)點(diǎn)上。IP和MAC地址這種映射關(guān)系由ARP（Address Resolution Protocol，地址解析協(xié)議）協(xié)議完成，ARP根據(jù)目的IP地址，找到中間節(jié)點(diǎn)的MAC地址，通過中間節(jié)點(diǎn)傳送，從而最終到達(dá)目的網(wǎng)絡(luò)。計(jì)算機(jī)在和其他計(jì)算機(jī)通信之前，首先要判斷目標(biāo)IP地址

7、和自己的IP地址是否在一個(gè)網(wǎng)段，這決定了數(shù)據(jù)鏈層的目標(biāo)MAC地址是目標(biāo)計(jì)算機(jī)的還是路由器接口的MAC地址。數(shù)據(jù)包的目標(biāo)IP地址決定了數(shù)據(jù)包最終到達(dá)哪一個(gè)計(jì)算機(jī)，而目標(biāo)MAC地址決定了該數(shù)據(jù)包下一跳由哪個(gè)設(shè)備接收，不一定是終點(diǎn)。二、IP地址的分類1、IP地址分類詳解IP地址分A、B、C、D、E五類，其中A、B、C這三類是比較常用的IP地址，D、E類為特殊地址。、A類地址A類地址第1字節(jié)為網(wǎng)絡(luò)地址（最高位固定是0），另外3個(gè)字節(jié)為主機(jī)地址。A類地址范圍： - 55，其中0和127作為特殊地址。A類網(wǎng)絡(luò)默認(rèn)子網(wǎng)掩碼為，也可寫作/8。A類網(wǎng)絡(luò)最大主機(jī)數(shù)量是256256256-2=166777214（減

8、去1個(gè)主機(jī)位為0的網(wǎng)絡(luò)地址和1個(gè)廣播地址）。在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中，主機(jī)ID全部為0的地址為網(wǎng)絡(luò)地址，而主機(jī)ID全部為1的地址為廣播地址，這2個(gè)地址是不能分配給主機(jī)用的。、B類地址B類地址第1字節(jié)（最高位固定是10）和第2字節(jié)為網(wǎng)絡(luò)地址，另外2個(gè)字節(jié)為主機(jī)地址。B類地址范圍： - 55。B類網(wǎng)絡(luò)默認(rèn)子網(wǎng)掩碼為，也可寫作/16。B類網(wǎng)絡(luò)最大主機(jī)數(shù)量256256-2=6554。、C類地址C類地址第1字節(jié)（最高位固定是110）、第2字節(jié)和第3個(gè)字節(jié)，另外1個(gè)字節(jié)為主機(jī)地址。C類地址范圍： - 55。C類網(wǎng)絡(luò)默認(rèn)子網(wǎng)掩碼為，也可寫作/24。C類網(wǎng)絡(luò)最大主機(jī)數(shù)量256-2=254。、D類地址D類地址不分網(wǎng)絡(luò)地址

9、和主機(jī)地址，它的第1個(gè)字節(jié)的最高位固定是1110。D類地址用于組播（也稱為多播）的地址，無子網(wǎng)掩碼。D類地址范圍： - 55。、E類地址E類地址也不分網(wǎng)絡(luò)地址和主機(jī)地址，它的第1個(gè)字節(jié)的最高位固定是11110。E類地址范圍： - 55。其中-54作為保留地址，主要用于Internet試驗(yàn)和開發(fā)，55作為廣播地址。2、IP地址分類思維導(dǎo)圖IP地址總結(jié)學(xué)習(xí)思維導(dǎo)圖如下：三、保留的特殊IP地址以下這些特殊IP地址都是不能分配給主機(jī)用的地址：主機(jī)ID全為0的地址：特指某個(gè)網(wǎng)段，比如： ，指網(wǎng)段。主機(jī)ID全為1的地址：特指該網(wǎng)段的全部主機(jī)，比如：55，如果你的計(jì)算機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)包使用主機(jī)ID全是1的IP地址

10、，數(shù)據(jù)鏈層地址用廣播地址FF-FF-FF-FF-FF-FF。：是本地環(huán)回地址，指本機(jī)地址，一般用來測試使用?；厮偷刂?127.x.x.x)是本機(jī)回送地址(Loopback Address)，即主機(jī)IP堆棧內(nèi)部的IP地址。：-55實(shí)際上是自動(dòng)私有IP地址。：如果計(jì)算機(jī)的IP地址和網(wǎng)絡(luò)中的其他計(jì)算機(jī)地址沖突，使用ipconfig命令看到的就是，子網(wǎng)掩碼也是。保留的特殊IP地址思維導(dǎo)圖如下：四、公網(wǎng)和私網(wǎng)IP地址公網(wǎng)IP地址公有地址分配和管理由Inter NIC（Internet Network Information Center 因特網(wǎng)信息中心）負(fù)責(zé)。各級(jí)ISP使用的公網(wǎng)地址都需要向Inter

11、NIC提出申請，有Inter NIC統(tǒng)一發(fā)放，這樣就能確保地址塊不沖突。私網(wǎng)IP地址創(chuàng)建IP尋址方案的人也創(chuàng)建了私網(wǎng)IP地址。這些地址可以被用于私有網(wǎng)絡(luò)，在Internet沒有這些IP地址，Internet上的路由器也沒有到私有網(wǎng)絡(luò)的路由表。A類： ，保留了1個(gè)A類網(wǎng)絡(luò)。B類： ，保留了16個(gè)B類網(wǎng)絡(luò)。C類： ，保留了256個(gè)C類網(wǎng)絡(luò)。PS：私網(wǎng)地址訪問Internet需要做NAT或PAT網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換公網(wǎng)和私網(wǎng)IP地址思維導(dǎo)圖如下：五、IP地址劃分1、CIDR與VLSM的區(qū)別：CIDR是把幾個(gè)標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)合成一個(gè)大的網(wǎng)絡(luò)VLSM是把一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)分成幾個(gè)小型網(wǎng)絡(luò)(子網(wǎng))CIDR是子網(wǎng)掩碼往左邊移了，

12、VLSM是子網(wǎng)掩碼往右邊移了2、VLSM（可變子網(wǎng)掩碼）子網(wǎng)劃分: 例：一個(gè) /24 的C類地址段，現(xiàn)在需要?jiǎng)澐?個(gè)區(qū)域的地址段A區(qū)域有100臺(tái)主機(jī)，它的網(wǎng)段的網(wǎng)段號(hào)和子網(wǎng)掩碼是多少B區(qū)域有25臺(tái)主機(jī)，它的網(wǎng)段的網(wǎng)段號(hào)和子網(wǎng)掩碼C區(qū)域有20臺(tái)主機(jī)，它的網(wǎng)段的網(wǎng)段號(hào)和子網(wǎng)掩碼D區(qū)域有12臺(tái)主機(jī)設(shè)備，它的網(wǎng)段的網(wǎng)段號(hào)和子網(wǎng)掩碼E區(qū)域的路由器接口網(wǎng)絡(luò)號(hào)是48 子網(wǎng)掩碼是52 ，路由器2個(gè)接口分別是？劃分后：A區(qū)域有100臺(tái) HYPERLINK /s?q=%E4%B8%BB%E6%9C%BA&ie=utf-8&src=internal_wenda_recommend_textn t _blank 主機(jī)

13、，它的 HYPERLINK /s?q=%E7%BD%91%E6%AE%B5&ie=utf-8&src=internal_wenda_recommend_textn t _blank 網(wǎng)段的網(wǎng)段號(hào)是, HYPERLINK /s?q=%E5%AD%90%E7%BD%91%E6%8E%A9%E7%A0%81&ie=utf-8&src=internal_wenda_recommend_textn t _blank 子網(wǎng)掩碼是28解析：/24的子網(wǎng)掩碼是轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制就是111111111.11111111.11111111.00000000，然后將網(wǎng)段位向右移動(dòng)1位就變成11111111. 111111

14、11.11111111.10000000轉(zhuǎn)為十進(jìn)制是28，此時(shí)就是將/24的C網(wǎng)劃分為2個(gè)網(wǎng)段（2的N次方個(gè)網(wǎng)段，N等于網(wǎng)段位向右移動(dòng)的位數(shù)），每個(gè)網(wǎng)段有256/2=128個(gè)地址（包含1個(gè)網(wǎng)段與1個(gè)廣播地址），實(shí)際主機(jī)地址有126個(gè)，能夠滿足放100臺(tái)主機(jī)。因此它的 HYPERLINK /s?q=%E7%BD%91%E6%AE%B5&ie=utf-8&src=internal_wenda_recommend_textn t _blank 網(wǎng)段的網(wǎng)段號(hào)是, HYPERLINK /s?q=%E5%AD%90%E7%BD%91%E6%8E%A9%E7%A0%81&ie=utf-8&src=inter

15、nal_wenda_recommend_textn t _blank 子網(wǎng)掩碼是28。我們可以看到被劃分后的兩個(gè)網(wǎng)段分別是：/25與28/25。并且/25網(wǎng)段被A區(qū)主機(jī)使用，而28/25網(wǎng)段明顯被浪費(fèi)了，那么我們可以繼續(xù)將28/25再次劃分。如下：B區(qū)域有25臺(tái)主機(jī)，它的網(wǎng)段的網(wǎng)段號(hào)是28,子網(wǎng)掩碼是24解析:/24的子網(wǎng)掩碼是轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制就是111111111.11111111.11111111.00000000，然后將網(wǎng)段位向右移動(dòng)2位就變成11111111. 11111111.11111111.11000000轉(zhuǎn)為十進(jìn)制是92，此時(shí)就是將/24的C網(wǎng)劃分為4個(gè)網(wǎng)段（2的N次方個(gè)網(wǎng)段，N等

16、于網(wǎng)段位向右移動(dòng)的位數(shù)），每個(gè)網(wǎng)段有256/4=64個(gè)地址（包含1個(gè)網(wǎng)段與1個(gè)廣播地址），實(shí)際主機(jī)地址有62個(gè)。目前只需25臺(tái)那么我們繼續(xù)劃分將子網(wǎng)掩碼轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制后再向右移動(dòng)一位，結(jié)果子網(wǎng)掩碼變成了24，網(wǎng)絡(luò)被劃分成了8個(gè)網(wǎng)段，每個(gè)網(wǎng)段有256/8=32個(gè)地址（包含1個(gè)網(wǎng)段與1個(gè)廣播地址），實(shí)際主機(jī)地址是30臺(tái)與25臺(tái)很接近了，很明顯繼續(xù)劃分的話就不能滿足25臺(tái)主機(jī)的需求了。此時(shí)因?yàn)?25（ 28）網(wǎng)段已經(jīng)被使用了，所以我們只能從28/25網(wǎng)段開始。因此，我們得出它的網(wǎng)段的網(wǎng)段號(hào)是28,子網(wǎng)掩碼是24C區(qū)域有20臺(tái)主機(jī)，它的網(wǎng)段的網(wǎng)段號(hào)是60,子網(wǎng)掩碼是24解析：C區(qū)有20臺(tái)主機(jī)，我們B區(qū)劃

17、分的可以容納30臺(tái)主機(jī)剛好也適合它。因此我們可以使用28/27的下一個(gè)網(wǎng)段的地址160（128個(gè)地址+32地址），即它的網(wǎng)段的網(wǎng)段號(hào)是60,子網(wǎng)掩碼是24D區(qū)域有12臺(tái)主機(jī)，它的網(wǎng)段的網(wǎng)段號(hào)是92,子網(wǎng)掩碼40解析：/24網(wǎng)段，如果要滿足12臺(tái)主機(jī)，256個(gè)地址可以分成16個(gè)網(wǎng)段，每個(gè)網(wǎng)段16臺(tái)主機(jī)或者32個(gè)網(wǎng)段，每個(gè)網(wǎng)段8臺(tái)主機(jī)。很明顯分16個(gè)網(wǎng)段最合適，就相當(dāng)將子網(wǎng)掩碼的網(wǎng)段位右移了4位，轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制就是40，C區(qū)從60加32位地址，剛好就到了92，因此D區(qū)的網(wǎng)段的網(wǎng)段號(hào)是92,子網(wǎng)掩碼40。 E區(qū)域的 HYPERLINK /s?q=%E8%B7%AF%E7%94%B1%E5%99%A8&

18、ie=utf-8&src=internal_wenda_recommend_textn t _blank 路由器 HYPERLINK /s?q=%E6%8E%A5%E5%8F%A3&ie=utf-8&src=internal_wenda_recommend_textn t _blank 接口 HYPERLINK /s?q=%E7%BD%91%E7%BB%9C%E5%8F%B7&ie=utf-8&src=internal_wenda_recommend_textn t _blank 網(wǎng)絡(luò)號(hào)是48 子網(wǎng)掩碼是52 ，路由器2個(gè)接口分別是 49和50解析：E區(qū)子網(wǎng)掩碼轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制是11111111.

19、11111111.11111111.11111100 可以看出此網(wǎng)絡(luò)是被分成了64個(gè)網(wǎng)段，每個(gè)網(wǎng)段是4個(gè)地址（包含1個(gè)網(wǎng)段與1個(gè)廣播地址），而且路由器網(wǎng)段是從48開始，那么就只剩下49、50、51這三個(gè)地址，因?yàn)?48是網(wǎng)段，251是廣播地址，所以路由器2個(gè)接口分別是 49和50CIDR的介紹：CIDR（Classless Inter-Domain Routing，無類域間路由選擇）它消除了傳統(tǒng)的A類、B類和C類地址以及劃分子網(wǎng)的概念，因而可以更加有效地分配IPv4的地址空間。它可以將好幾個(gè)IP網(wǎng)絡(luò)結(jié)合在一起，使用一種無類別域際路由選擇算法，使它們合并成一條路由從而較少路由表中的路由條目減輕Internet路由器的負(fù)擔(dān)。3、CIDR匯總與路由匯總的區(qū)別路由匯總與CIDR匯總的區(qū)別：路由匯總還有類的概念，匯總后的掩碼長度必須要大于或等于主類網(wǎng)絡(luò)