计算机网络之MAC和IP地址

2023-05-25,,

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。

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

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

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:

IPV6的报文格式

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

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

计算机网络之MAC和IP地址的相关教程结束。

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