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ip地址與mac地址的區别和聯系

生活 更新时间:2024-06-16 18:13:32

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家庭網絡場景

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在我們的家庭網絡中有許多的網絡設備,比如我們有兩台計算機A和B,一台手機,一台電視機,他們都連接到了路由器上,并且路由器通過運營商線路接入因特網。

在這個網絡模型中有許多的應用場景:

  1. 計算機A和B之間互相發送文件
  2. 手機通過app控制電視機
  3. 電視機訪問計算機A上共享的影片
  4. 計算機和手機訪問互聯網上的網站
  5. 在家中通過VPN連接到公司内網中進行工作

以上幾種應用場景都脫離不了一件事,就是通過網絡進行通信

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圍繞這些話題,芝士君準備通過五期教程剖析計算機網絡世界,看了這五期教程,相信你可以從網絡小白一躍成為網絡達人

五期内容分别是:

  1. MAC地址與IP地址
  2. 交換機與路由器
  3. 家庭網絡與因特網
  4. TCP協議與UDP協議
  5. VPN

想要學習的趕緊先點贊收藏吧!

寫信的兩個關鍵信息

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在現實生活中,我們如果要給對方寫信,除了信件内容外,我們還需要填寫信封,信封上有寫兩個重要信息,一個是收件地址,一個是收件人。收件地址表示這封信要寄到哪裡,收件人表示信要寄給誰。

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同樣的道理,在網絡世界中,我們要發信息給别人,也需要知道收件地址和收件人,他們就是MAC地址與IP地址。MAC地址就是收件地址,IP地址就是收件人。

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如果把網絡比喻為我們生活的城市,那網卡就是城市中的建築,MAC地址就是這棟建築的物理地址,而IP地址就是在這些建築中的人。

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與寫信不同,在計算機網絡中發送消息,我們隻需要填寫内容和對方的IP地址,操作系統會根據目标IP自動查詢arp表獲取對方的mac地址,補齊這封信,從網卡發出。

IP地址與MAC地址

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我們再回過頭看來看一下這個網絡模型,雖然計算機,手機,電視他們是不同的類型的電子産品,但是他們的通信都是由其内部的網卡設備所進行的,所以我們統一用網卡來表示設備。

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每張網卡在出廠時,都寫入一個地址,就是mac地址,這個地址是由6個字節構成的,其中前3個數表示的是網絡硬件廠商的編号,由IEEE(國際性電子技術與電子工程師協會)分配,後3個字節代表該制造商所制造的網卡的序列号。所以mac地址是全球唯一的地址。雖然可以通過一些其他手段修改mac地址,但不在我們讨論的範圍。

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我們上面說了,mac地址表示了網卡在網絡中的确定位置,那這個位置是如何表示與确定的呢?

比如我們的計算機A通過網線接入到了交換機端口1,那這個端口1就是網絡中的具體位置,就像我們的門牌号一樣,交換機就知道了某個mac地址在端口1上,從而就把mac地址和端口進行了綁定。關于交換機的具體話題以及交換機與路由器的區别,我們在下期内容再進行詳聊。

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我們的網卡接入網絡後如果要通信,需要給它配置另一個地址,就是IP地址,IP地址有兩種,IPv4地址和IPv6地址,如我們常用的192.168.1.x就是IPV4地址,由四位0-255的數字用小數點間隔構成。

目前IPv4技術可能使用的IP地址最多可有4,294,967,296個,看上去像是很難會用盡,但由于早期編碼和分配上的問題,很多區域的編碼實際上被空出或不能使用。随着互聯網的快速成長,IPv4的42億個地址最終于2011年2月3日用盡。

相應的科研組織已研究出128位的IPv6,其IP地址數量最高可達3.402823669 × 10^38個,屆時每個人家居中的每件網絡設備,甚至地球上每一粒沙子都可以擁有自己的IP地址。

DHCP協議獲取IP地址

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現在我們知道了,網卡上需要配置好IP地址才可以工作。這時候又有同學要問了,我的電腦接上網線,或者手機連上路由器之後,沒讓我配置IP地址也可以正常使用啊。

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這是因為由稱之為DHCP的協議幫我們自動配置了。

  1. 當電腦插上網線,或者手機連接到wifi,操作系統網絡協議棧會自動向外發送一個dhcp請求,請求為其分配IP地址
  2. 路由器收到DHCP請求後,會為其分配一個IP地址,并通過DHCP回複報文發送回去
  3. 操作系統收到了DHCP回包後,将其分配的IP地址配置到網卡上,注意,在一個局域網中,IP地址也是唯一的,路由器不會分配重複的IP地址給不同的設備

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當然,你也可以手動把DHCP關掉,這樣你需要手動來配置一下網卡的IP地址,但是你要保證,你配置的IP地址不能與此網絡中的其他人重複

這樣網卡就配置好了IP地址

arp協議獲取MAC地址

我們上面提到,mac地址是由操作系統來補齊的,那操作系統是如何知道對方的mac地址的

實際上,這一步是由arp協議來完成的

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當計算機A想向計算機B發送消息你好時,操作系統并不會立即發出,他會先發送一包arp廣播報文出去,問一下,192.168.1.10的mac地址是多少。

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此時網絡中的所有設備都收到了這一包請求報文,除了192.168.1.10以外的設備,都會丢棄這包請求報文,隻有192.168.1.10會回複自己的mac地址是多少

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計算機A收到了回複,知道了計算機B的MAC地址,他首先會把計算機B的mac地址緩存起來,以便下次再用,然後填寫MAC地址,把這封信補全,從網卡發送出去,交換機根據數據包中的目标mac地址找到了計算機B所在的端口,從此端口發送出去,數據就被計算機B收到了

三個疑問

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看到這裡,不知道大家有沒有一個疑問,交換機是如何找到目标端口的,以及交換機和路由器有什麼區别網關和路由又是什麼意思,我們統一在下個視頻進行講解。歡迎大家點贊留言評論轉發。

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