2 ip和mac地址

1  ip

1.1  什么是ip?

IP(Internet Protocol,互联网协议)是互联网中用于数据传输和设备通信的基本协议。它是网络通信中非常重要的一部分,负责将数据包从源设备传输到目的设备。

简单来说,ip像是信息传递的中间者。ip作为中间者,负责将数据包从源设备传输给目的设备

1.2  ip是如何工作的

IP协议的工作原理可以从以下几个方面来理解:

1.2.1  ip地址

  • IP地址是每个连接到互联网的设备的唯一标识符,就像是设备的“邮政地址”。IP地址分为两种类型:IPv4(如 192.168.1.1)和IPv6(如 2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334)。
  • IPv4 使用32位地址,通常以四个十进制数字表示(每个数字的范围是0到255),比如:192.168.1.1
  • IPv6 使用128位地址,表示形式更加复杂,适应更大规模的网络需求。

1.2.2  数据包传输

  • 当你发送或接收数据时,数据会被分割成较小的单元,称为“数据包”。
  • 每个数据包都有目标IP地址和源IP地址,确保数据包能正确传输到目标设备。
  • 这些数据包通过不同的路由器进行转发,直到到达最终的目标设备。

1.2.3  路由与转发

  • 路由器是连接不同网络的设备,它根据IP地址决定数据包的最佳传输路径。每当数据包到达一个路由器时,路由器查看数据包中的目标IP地址,并根据其路由表决定将数据包发送到哪里。
  • 路由表是路由器中的一个数据结构,包含了每个目标IP地址的下一跳地址或目标网络的路径。

1.2.4  子网与网段

  • 在较大的网络中,IP地址通常分为多个子网(subnet)。通过子网掩码(Subnet Mask),设备可以知道哪些IP地址属于同一子网,从而决定是否可以直接通信,还是需要通过路由器转发。

1.2.5  联合协作:

当你在浏览器中输入网址(如 www.example.com),浏览器通过DNS(域名系统)将网址解析为IP地址。

然后,计算机会将请求的数据包发往该IP地址。如果数据包是从你自己的计算机发出的,它会使用源IP地址(你设备的IP地址)和目标IP地址(目标服务器的IP地址)进行通信。

在这个过程中,数据包会经过多个路由器(每个路由器根据目标IP地址决定转发方向),直到到达目标服务器。

简而言之,IP通过分配唯一的地址、划分子网、路由器转发数据包等机制,确保网络中设备之间能够顺利且高效地进行通信。

2  mac地址

2.1  MAC地址是什么?

MAC地址(Media Access Control Address,媒体访问控制地址)是分配给网络设备的唯一硬件地址。它是由设备的制造商在生产时烧录进设备的网络接口卡(NIC)中的。每个MAC地址都是全球唯一的,通常由48位(6字节)组成,通常以十六进制表示。

例如,一个典型的MAC地址可能是:00:1A:2B:3C:4D:5E

2.2  MAC地址如何工作?

MAC地址主要用于局域网(LAN)内部的设备识别和通信,它处于OSI模型的第二层——数据链路层。在局域网内,当设备发送数据时,它使用MAC地址来标识源设备和目标设备。

2.2.1  局域网通信:源MAC地址➡️目的MAC地址

在局域网内,设备通过交换机进行通信。每个数据帧都有源MAC地址和目的MAC地址,交换机根据目的MAC地址将数据帧转发到正确的端口。

比如,当你在电脑上发送数据到打印机时,计算机会将数据通过以太网协议发送,数据帧中包含源MAC地址(计算机的MAC地址)和目标MAC地址(打印机的MAC地址)。交换机会根据目标MAC地址将数据帧送到正确的设备。

2.2.2  MAC地址与交换机:

交换机会“学习”网络中各个设备的MAC地址,并将其与相应的端口关联起来。通过这种方式,交换机知道如何高效地将数据转发到正确的设备。

通信过程:当一台设备发送数据时,源设备通过MAC地址标识自己。接收设备通过自己的MAC地址识别出数据包,确保数据包准确无误地到达。

3  MAC地址与IP地址的区别

虽然MAC地址和IP地址都用于设备的标识,但它们有不同的作用和应用层次:

3.1  层级不同

  • MAC地址:属于OSI模型的数据链路层(第2层),用于局域网内设备之间的通信。它是设备的硬件地址,在物理层面上唯一标识设备。
  • IP地址:属于OSI模型的网络层(第3层),用于跨网络的设备定位和通信。IP地址是设备在网络上的逻辑地址,通常由网络管理员或DHCP服务器分配。

3.2  唯一性和永久性

  • MAC地址:全球唯一,通常是设备制造商在生产过程中为每个设备分配的,固定不变,与设备的网络适配器绑定。
  • IP地址:可以根据网络的需要分配,可能会发生变化(例如,通过DHCP分配的动态IP地址)。因此,IP地址不是固定的,它可以随着网络配置的变化而变化。

3.3  作用范围

  • MAC地址:仅在局域网内有效,数据链路层用它来标识设备。设备在同一局域网内通过MAC地址通信。
  • IP地址:可跨越广域网(WAN),如互联网,设备通过IP地址相互通信。路由器根据IP地址决定数据包的转发路径。

3.4  使用方式

  • MAC地址:通常用于局部网络交换机、以太网、Wi-Fi等技术中,进行局部设备之间的直接通信。
  • IP地址:在网络中用于设备的定位,尤其是当设备需要跨越不同子网或进行互联网通信时,IP地址起着关键作用。

3.5  修改性

  • MAC地址:一般无法修改(除非使用特殊技术如MAC地址欺骗)。
  • IP地址:可以修改,通常通过手动配置或自动分配(如DHCP)进行。

举个例子:假设你在家中使用电脑连接Wi-Fi:

  • MAC地址:你的电脑的Wi-Fi适配器有一个唯一的MAC地址,它在Wi-Fi网络中被用来标识你的设备,确保路由器能够识别你的设备并转发数据给你。

  • IP地址:你电脑的IP地址是你在家庭网络中的“虚拟地址”,它可能由路由器分配给你。当你通过互联网访问网站时,网站服务器会看到你电脑的IP地址,而不是MAC地址。

3.6  小结

  • MAC地址用于同一局域网内的设备之间通信,且是硬件层面的固定标识符。
  • IP地址用于设备在网络中的定位,跨越局域网和广域网,能够根据网络需要动态分配。

两者相辅相成,MAC地址帮助设备在局域网内找到彼此,而IP地址则确保数据可以跨网络到达目标设备。

4  感谢ChatGPT

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