计网MAC地址与IP地址

Posted 2023-02-26 飞人01_01

今天接着上篇文章继续讲计网的一些基础概念。

MAC地址

每个网卡都有一个6字节的MAC地址（Media Access Control Address），并且这个MAC地址时全球唯一的，固化在网卡的ROM中，由IEEE802标准规定的。

前3个字节：OUI(Organizationally Unique Identifier)，组织唯一标识符。由IEEE的注册管理机构分配给厂商。可以通过这个网站查询到自己的网卡是来自于哪个厂商。（https://mac.bmcx.com/）

后3个字节：网络接口标识符，是由厂商自行分配的。

当这MAC地址全都是1（二进制）时，代表广播地址。也就是FF-FF-FF-FF-FF-FF。（也就是上一篇文章演示的ARP广播获取MAC地址的情况，可以用Packet Tracer 思科模拟器试试）

Windows系统查看MAC地址，命令行键入：ipconfig /all。

固化在网卡里面的MAC地址，是可以进行修改的。但是从操作系统层面看，可以选择不同网卡的MAC地址，可以自己选择使用其他的MAC地址。（有的学校电脑，可能就设置了关于MAC地址的白名单，只有在名单以内的MAC地址才可以上网，此时自己的电脑插上学校的网线是上不了网的，所以将这里改成机房电脑的MAC地址，就可以了。但是会存在MAC地址冲突的情况，所以同一时刻，机房的电脑和自己的电脑，只能有一个上网）如下：

MAC地址的获取

上一篇文章就介绍过，只知道对方主机的IP地址，不知道MAC地址时，可以通过发送ARP广播获取对方主机的MAC地址。获取成功后，会缓存IP地址、MAC地址的映射信息，也就是常说的ARP缓存。

而通过ARP广播获取的MAC地址，属于动态缓存；反之也就静态缓存，也就是自己手动缓存MAC地址。

// 查询ARP缓存.[]中可以不写
arp -a [主机地址]
// 删除ARP缓存
arp -d [主机地址]
// 增加一条缓存信心（属于静态缓存，存储时间较久，不同的系统的存储时间不同）
arp -s 主机地址 MAC地址

ARP （Address Resolution Protocol）,译为：地址解析协议。是通过IP地址获取MAC地址。

RARP（Reverse Address Resolution Protocol），译为：逆地址解析协议。使用的是与ARP相同的报头结构，但作用与ARP相反，用于将MAC地址转换为IP地址。后来被BOOTP、DHCP协议所取代。

ICMP（Internet Control Message Protocol），译为：互联网控制信息协议。在IPc4中的ICMP被称作ICMPv4，在IPv6中的ICMP被称为ICMPv6。这个协议通常用于返回错误信息，比如TTL值过期、目的不可达等。并且这个返回的错误信息总是包括了源数据，一起返回给发送者。

IP地址

IP地址（Internet Protocol Address）：互联网上的每一个主机都有一个IP地址。最初的版本就是IPv4，但是随着时间的推移，能够连上互联网的设备越来越多，导致IP不够用的情况，所以后续就出现了IPv6版本的。IPv4是占4个字节，总数就是2^32 约等于 42亿多。IPv6是占16字节，总数是2^128，传闻能将撒哈拉沙漠的每一粒沙子都能分配一个IP地址。下文都是以IPv4作为讲解。

IP地址由两个部分组成：网络号、主机号。可以通过子网掩码(subnet mask) 可以得知网络号和主机号。

网段：主机所在的网段 = 子网掩码 & IP地址。

计算机在和其他计算机进行通信的时候，会先判断目标主机和自己是不是在同一网段之中，如果是在同一个网段，那么就不需要路由器进行转发；如果不在同一网段，就需要用路由器进行转发，这是上一篇文章提到过的。

IPv4总共有5种类型的地址：A类网、B类网、C类网、D类网、E类网。

A类网

A类网指的是在第1个字节的二进制中，必须以0开头的情况，子网掩码默认是255.0.0.0，比如

以既然网络号是1个字节，且还必须在二进制中是以0开头，则A类网的范围是 00000 0000~ 0111 1111，对应到十进制就是0 ~ 127范围内。但是网络号中不能是0，并且127这个作为了保留网段，其中127.0.0.1用作了环回地址(Loopback)，用于代表本机的地址。所以A类网实际的第1个字节的范围只能是1 ~ 126。

第1个字节用作了网络号，剩下的3个字节都是用作主机号，取值范围就是 256 ^ 3，但是 全0还有其他作用，被称为网络地址，全1用于广播，被称为广播地址。这两个都得另做他用，所以A类网实际的主机数量是 256 ^ 3 - 2。

B类网

B类网指的是第1个字节的二进制必须是10开头，例如1000 0000，前面10是固定不动的，那么B类网的第1个字节就是1000 0000 ~ 1011 1111，换算成十进制就是128 ~ 191。B类网默认的子网掩码是 255.255.0.0，如下图：

既然B类网默认是子网掩码是255.255.0.0，那么B类网的网段就是 第1个字节是128–191，第2个字节是0–255，这两个字节交替组合而成，就是一个网段。主机号还剩2个字节，则主机数就是 256 ^ 2 - 2。

C类网

C类网指的是第1个字节的二进制必须是110开头的，例如1100 0000，前面的110是固定不动的，那么C类网的第1个字节的范围就是1100 0000 ~ 1101 1111，换算成十进制就是192 ~ 223。C类网默认的子网掩码是255.255.255.0。如下图：

因为C类网默认的子网掩码是255.255.255.0，是以3个字节作为网络号的。则网络号的变化范围是：第1个字节范围是192–223，第2个字节是–255，第3个字节是0~255。则C类网就是这3个字节任意组合而成的。

主机号就只剩1个字节，范围就是256 ^ 1 - 2。

D类网

D类网，没有子网掩码，用于多播（组播）地址。第1个字节的二进制是以1110开头的。

E类网

E类网是保留为今后使用的。第1个字节的二进制是以1111开头的。

子网掩码的CIDR表示方法

CIDR(Classless Inter-Domain Routing)：无类别域间路由。

CIDR表示方法：

例如：192.168.1.1/24，这里的24，指的是子网掩码中有24个二进制的1，也就是255.255.255.0。

子网划分

子网划分，是为了更好的管理我们的网络，比如在两个独立的教室，这两个教室的电脑之间是不能互相通信的，而同一教室的电脑能够互相通信。解决办法就是一个教室的电脑让他们处于同一网段中，另一个教室处于另外一个网段。不在同一个网段的电脑，需要用路由器才能进行跨网段通信，便于更好的管理。

那么问题来了，假设给我一个A类网，让我使这两间教室处于不同的网段，此时就只能在这个A类网的基础之上，进行拆分。使其分开为两个网段。子网划分器

这里我就不细讲了，请看我以前写过一篇子网划分的文章。一题做懂子网划分

好啦，本期文章就到此结束啦，我们下期再见吧。