计算机网络之MAC和IP地址

深碍√TFBOYSˉ_ 2023-10-13 12:03 24阅读 0赞

# [计算机网络之MAC和IP地址][MAC_IP] #

## MAC地址 ##

在局域网中，硬件地址，又称为物理地址或MAC地址。

目前现在的局域网中实际上使用的都是6字节的MAC地址，所以每一个以太网设备都具有唯一的MAC地址。

### MAC地址的格式 ###

假设传输使用的是IP数据，V2的MAC帧较为简单，由五个字段组成，前面的两个字段分别为6字节的目的地址和源地址，第3个字段是类型，主要用来标识上一层用的是什么协议，第四个字段是数据字段，最后的一个字段是4字节的**帧检验序列**FCS，主要是检验整个MAC帧，但是不包括物理层插入的八字节的前同步码和帧开始符号。

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从图上也能看到传输媒体时实际要比实际传送多8个字节，其中它也由两个字段构成，第一个字段时前7个字节的前同步码，作用是使接收端的适配器在接收MAC帧，实现位对齐，第二个字段是帧开始符号，即告诉适配器需要接收MAC信息帧了。

**MAC只负责某一区间之间的通信传输，和IP不太一样，IP数据包是需要发送到最终目的地址，而MAC负责主机到源地址的上一级路由，以此不断在区间传输，然后最终可以送到最终目的地址。**

## IP协议 ##

网络协议IP是TCP/IP体系中两个最主要的协议之一，也是互联网重要的标准协议之一

配套协议有：

*  地址解析协议ARP
 *  网际控制报文协议ICMP
 *  网际组管理协议ICMP

IP协议与其配套协议的图如下，各层都有对应的一些协议

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将网络连接起来需要一些中间设备，包括**转发器、网桥、桥接器、交换机、路由器、网关。**

### IP地址 ###

IP地址在整个互联网范围内是唯一的，可以记作：

IP 地址 ::= {<网络号>, <主机号>}

假设IP地址是32位，需要假设需要n位网络位，则剩余需要（32 - n）位。

IP地址可以分成五类地址：

*  A类地址
 *  B类地址
 *  C类地址
 *  D类地址
 *  E类地址

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C类地址可以表示的主机数：

2 8 − 2 = 254 2^8 - 2 = 254 28−2=254

之所以减2的是因为**主机号全为1代表该网络下的全部主机，全为0代表的是某个网络**

### 地址解析协议ARP ###

**ARP协议**：已经知道IP地址，可以找出其对应的硬件地址MAC地址。

**RARP协议**：可以根据硬件地址的主机可以通过RARP协议找出其IP地址。

ARP原理：可以在主机ARP高速缓存中存放一个从IP地址到硬件地址的映射表（**ARP高速缓存（ARP cache))**

ARP主要是ARP请求和ARP响应：主机会通过广播发送ARP请求，同一个链路的设备收到ARP请求，会拆开ARP请求包的内容，如果ARP请求的目标IP地址和自己的IP地址一致，这个设备就可以将这个MAC地址塞入ARP响应包返回给主机。

**RARP协议**：这时候需要架设一台RARP服务器，将这个设备接入到网络

*  比如一个设备想知道这个的IP地址，我的MAC地址是XXX，请告诉我，我的IP地址应该是什么？
 *  RARP服务器接到这个消息后返回MAC地址为XXX的设备，IP地址为XXX给这个设备。

### IP数据报的格式 ###

IP数据报由首部和数据两部分组成，由首部的前一部分是固定长度，共20字节，是所有IP数据报必须具有的。

IPV4：

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**IPV6的报文格式**

![\[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-YP0Hf3xS-1678027123659)(C:\\Users\\DY\\AppData\\Roaming\\marktext\\images\\2023-02-20-17-12-44-image.png)\]][img-YP0Hf3xS-1678027123659_C_Users_DY_AppData_Roaming_marktext_images_2023-02-20-17-12-44-image.png]  
**IPV4和IPV6格式对比：**

优势：

*  更大的地址空间
 *  扩展的地址层次结构
 *  灵活的首部格式
 *  改进的选项
 *  允许协议继续扩充
 *  支持资源的预分配
 *  IPV6首部改成8字节对齐

改进：

*  取消了首部检验和字段。这样可以加快路由器处理数据报的速度，在数据链路层和网络层都需要校验
 *  取消了标识、标志和片偏移字段，这些功能已经包含在分片扩展首部中
 *  取消选项字段，用扩展首部来选项功能  
    齐

改进：

*  取消了首部检验和字段。这样可以加快路由器处理数据报的速度，在数据链路层和网络层都需要校验
 *  取消了标识、标志和片偏移字段，这些功能已经包含在分片扩展首部中
 *  取消选项字段，用扩展首部来选项功能

[MAC_IP]: https://www.cnblogs.com/Leo-coding/p/17267891.html
[img-mPyQWewo-1678027123654_D_MAC_.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/aa66e05f65824d5f9f6234e9d5e1934a.png
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