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。