计算机地址-IP地址与物理地址

1、IP地址

IP地址被用来给Internet上的电脑一个编号。大家日常见到的情况是每台联网的PC上都需要有IP地址,才能正常通信。如果把“个人计算机”比作“一台电话”,那么“IP地址”就相当于“电话号码”,而Internet中的路由器,就相当于电信局的“程控式交换机”。

IP地址是一个32位的二进制数,通常被分割为4个“8位二进制数”(也就是4个字节),用“点分十进制”表示成(a.b.c.d)的形式,其中,a,b,c,d都是0~255之间的十进制整数。例:点分十进IP地址(100.4.5.6),实际上是32位二进制数(01100100.00000100.00000101.00000110)。

IP地址时逻辑地址,根据计算机所在的网络分配IP地址,其中一部分为网络ID,另一部分为主机(编号)ID。

2、物理地址

物理地址又称MAC地址、硬件地址等。物理地址是网络适配器的唯一标识符,通常由网卡生产厂家烧入网卡的EPROM中,具有全球唯一性‌。在计算机网络中,物理地址用于识别和定位网络中的设备,以太网卡的MAC地址就是一个48位,如44-45-53-54-00-00。‌其中前24位为适配器(如网卡)厂商编号,后24位为适配器编号,通常写成12位的16进制数。

以太网中的数据传输时,物理地址在数据帧的最前面(目的,源),通常适配器监听网络上传输过来的所有数据帧,接收数据帧的头部信息,根据头部信息判断是否继续接收后续传输来的数据。通过对比数据帧头部的物理地址与适配器的物理地址,一致则接收后续的数据,如果不一样则放弃后续数据的接收。

3、为什么要用IP地址

物理地址可以唯一的去区分互联网的每一台网络设备(计算机、手机等),但设备所在的位置却在时刻发生变化,采用物理地址来寻址每一台设备,就如使用身份证号找人一样,需要随时记录所有的设备的物理地址以及设备的实际地址,这样记录困难,查询也费时。

为此,把计算网络分成一个个不同的网络,每个网络有唯一的编号(网络号),每台计算机根据所在的网络,分配不同的主机编号。IP地址正是这样的设定,其中一部分是网络号,一部分是主机号。

当进行主机寻址时,首先根据网络号找到计算机所在的网络,然后根据主机号找到对应的主机。

网络数量远小于主机数量,且网络数量及编号相对稳定,使得查找和维护网络路由相对容易。

4、IP地址分配

32位的IP地址最初时根据类别分为A、B、C、D、E类,根据需要给团体的网络分配对应类别的网络号。其中A类网络规定IP地址的前8位为网络号,且为了和其他类区分,最高位固定为0,数量126个,每个网络允许的主机数量为2**24台;B类网络规定前16位为网络号,为了和A类区分,最高位固定为1,为和C、D、E类区分规定次高位为0,其网络数量为2**(16-2),允许的主机数量给为2**16-2;C类网络规定前24位为网络号,为了和其它类区分,最高3位固定为110,其网络数量为2**(24-3),允许的主机数量给为2**8-2;D为多播地址,E类目前保留。

随着互联网的普及,TCP/IP协议的使用,IP地址按类分配的不合理性体现出来,不能很好的根据机构的需要分配。A、B类网络占用地址空间过大,很少有机构需要这么大地址空间。

为此考虑对原类别进行子网划分,以便合理的使用IP地址。

5、Classless

随着子网划分以及超网(路由聚合,减少路由器的条目数量,加快路由的查询速度)的应用,无类的概念逐渐普及。

32位IP地址中多少位为网络ID,多少位为主机ID取决于需要,这样根据需要可以合理的分配IP地址,使得IP地址得到充分的利用。

在表示IP地址时,需要其掩码一起,用掩码来指示其中前多少位为NET-ID,多少位为host-ID。

6、IP地址规划

IP地址中多少位为主机ID,多少位为网络ID,才能充分使用IP地址,要进行合理的规划。

IP地址规划通常根据主机数量确定IP地址中后面主机ID的位数,如8位的主机ID,可位254台主机编号,如果主机数量为20台,这需要5位的主机号,来为主机编号,前面余下的位为网络ID。

互联网总体IP地址规划有很多既成事实的原因,很难更改。

通常是机构根据获取的网络号,来对机构内的按各个部门需要进行子网划分,以充分合理的使用IP。

如:某公司申请到一个C类地址段182.168.10.0/24,需要分配7个部门,最大的市场部有60台计算机,人力资源部门10台计算机,财务部10台,研发部40台,工会办公室4台、保卫部4台、后勤部9台。为其安全考虑,各部门使用独立的网段,各网段采用路由器相连。现在需要对182.168.10.0/24进行子网划分,确保每个部门有足够的IP,且IP地址得到充分利用。

此类问题首先考虑需要最多IP的部门,市场部60台计算机,需要6位二进制数进行编号,可将182.168.10.0/24进行子网划分,保留6位为主机编号,得到4个子网182.168.10.0/26(182.168.10.00000000)、182.168.10.64/26(182.168.10.01000000)、182.168.10.128/26(182.168.10.10000000)、182.168.10.192/26(182.168.10.11000000),分配其一(182.168.10.0/26)给市场部;

考虑研发部40台计算机,也需要6位为主机编号,故分配余下的182.168.10.64/26给研发部;

人力资源部门10台计算机,需要4位来为主机编号,对余下的182.168.10.128/26(182.168.10.10000000)进一步进行子网划分,保留最后4位为主机编号,182.168.10.128/26(182.168.10.10000000);182.168.10.144/26(182.168.10.10010000);182.168.10.160/26(182.168.10.10100000);182.168.10.176/26(182.168.10.10110000);取182.168.10.128/26(182.168.10.10000000)分配给人力资源部门;

后勤部9台计算机同样需要4位编号,分配182.168.10.144/26(182.168.10.10010000);

余下工会办公室4台需要3位为主机编号,将182.168.10.160/26(182.168.10.10100000)进一步进行子网划分为182.168.10.160/26(182.168.10.10100000);182.168.10.168/26(182.168.10.10101000),

分配182.168.10.160/26(182.168.10.10100000)给工会办公室,余下182.168.10.168/26(182.168.10.10101000)给保卫部门。

182.168.10.176/26(182.168.10.10110000)保留将来使用。

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