一、IP地址和MAC地址

1、MAC地址

MAC（Media Access Control，介質訪問控制）地址，或稱為物理地址，也叫硬件地址，用來定義網絡設備的位置，MAC地址是網卡出廠時設定的，是固定的（但可以通過在設備管理器中或注冊表等方式修改，同一網段内的MAC地址必須唯一）。MAC地址采用十六進制數表示，長度是6個字節（48位），分為前24位和後24位。

1、前24位叫做組織唯一标志符（Organizationally Unique Identifier，即OUI），是由IEEE的注冊管理機構給不同廠家分配的代碼，區分了不同的廠家。2、後24位是由廠家自己分配的，稱為擴展标識符。同一個廠家生産的網卡中MAC地址後24位是不同的。

MAC地址對應于OSI參考模型的第二層數據鍊路層，工作在數據鍊路層的交換機維護着計算機MAC地址和自身端口的數據庫，交換機根據收到的數據幀中的“目的MAC地址”字段來轉發數據幀。

2、IP地址

IP地址（Internet Protocol Address），縮寫為IP Adress，是一種在Internet上的給主機統一編址的地址格式，也稱為網絡協議（IP協議）地址。它為互聯網上的每一個網絡和每一台主機分配一個邏輯地址，常見的IP地址，分為IPv4與IPv6兩大類，當前廣泛應用的是IPv4，目前IPv4幾乎耗盡，下一階段必然會進行版本升級到IPv6；如無特别注明，一般我們講的的IP地址所指的是IPv4。

IP地址對應于OSI參考模型的第三層網絡層，工作在網絡層的路由器根據目标IP和源IP來判斷是否屬于同一網段，如果是不同網段，則轉發數據包。

在計算機二進制中，1個字節 = 8位 = 8bit（比特）

IP地址(IPv4)由32位二進制數組成，分為4段（4個字節），每一段為8位二進制數（1個字節）每一段8位二進制，中間使用英文的标點符号“.”隔開

由于二進制數太長，為了便于記憶和識别，把每一段8位二進制數轉成十進制，大小為0至255。IP地址的這種表示法叫做“點分十進制表示法”。IP地址表示為：xxx.xxx.xxx.xxx舉個栗子：210.21.196.6就是一個IP地址的表示。

2的幂也稱為2的指數，還可以稱為2的次方，如2的2次方、2的3次方等等，任何數的0次方都等于1。在IP地址中，0次方到7次方剛好為8位，這對于IP地址二進制轉換為十進制非常方便。舉個栗子：11010010 = 1×2^7 1×2^6 0×2^5 1×2^4 0×2^3 0×2^2 1×2^1 0×2^0 = 128 64 0 16 0 0 2 0 = 210

我們需要記住上圖的2的幂的結果，不需要死記硬背，這個是有技巧的，從上圖來看，很容易發現，由于是2的幂，所有相鄰的幂的前後都是相差2倍，所以隻要知道其中一個幂值，就知道相鄰的幂的值。

IP地址=網絡地址 主機地址，比如：計算機的IP地址由兩部分組成，一部分為網絡标識，一部分為主機标識，同一網段内的計算機網絡部分相同，主機部分不同同時重複出現。路由器連接不同網段，負責不同網段之間的數據轉發，交換機連接的是同一網段的計算機。通過設置網絡地址和主機地址，在互相連接的整個網絡中保證每台主機的IP地址不會互相重疊，即IP地址具有了唯一性。

· 長度不同：IP地址為32位（二進制），MAC地址為48位（十六進制）。

· 分配依據不同：IP地址的分配是基于網絡拓撲，MAC地址的分配是基于制造商。

· 尋址協議層不同：IP地址應用于OSI第三層（網絡層），而MAC地址應用在OSI第二層（數據鍊路層）。

IP和MAC兩者之間分工明确，默契合作，完成通信過程。在數據通信時，IP地址專注于網絡層，網絡層設備（如路由器）根據IP地址，将數據包從一個網絡傳遞轉發到另外一個網絡上；而MAC地址專注于數據鍊路層，數據鍊路層設備（如交換機）根據MAC地址，将一個數據幀從一個節點傳送到相同鍊路的另一個節點上。IP和MAC地址這種映射關系由ARP（Address Resolution Protocol，地址解析協議）協議完成，ARP根據目的IP地址，找到中間節點的MAC地址，通過中間節點傳送，從而最終到達目的網絡。

計算機在和其他計算機通信之前，首先要判斷目标IP地址和自己的IP地址是否在一個網段，這決定了數據鍊層的目标MAC地址是目标計算機的還是路由器接口的MAC地址。數據包的目标IP地址決定了數據包最終到達哪一個計算機，而目标MAC地址決定了該數據包下一跳由哪個設備接收，不一定是終點。

IP地址分A、B、C、D、E五類，其中A、B、C這三類是比較常用的IP地址，D、E類為特殊地址。

1. A類地址第1字節為網絡地址（最高位固定是0），另外3個字節為主機地址。

2. A類地址範圍：1.0.0.0 - 126.255.255.255，其中0和127作為特殊地址。

3. A類網絡默認子網掩碼為255.0.0.0，也可寫作/8。

4. A類網絡最大主機數量是256×256×256-2=166777214（減去1個主機位為0的網絡地址和1個廣播地址）。

在計算機網絡中，主機ID全部為0的地址為網絡地址，而主機ID全部為1的地址為廣播地址，這2個地址是不能分配給主機用的。

1. B類地址第1字節（最高位固定是10）和第2字節為網絡地址，另外2個字節為主機地址。

2. B類地址範圍：128.0.0.0 - 191.255.255.255。

3. B類網絡默認子網掩碼為255.255.0.0，也可寫作/16。

4. B類網絡最大主機數量256×256-2=6554。

1. C類地址第1字節（最高位固定是110）、第2字節和第3個字節，另外1個字節為主機地址。

2. C類地址範圍：192.0.0.0 - 223.255.255.255。

3. C類網絡默認子網掩碼為255.255.255.0，也可寫作/24。

4. C類網絡最大主機數量256-2=254。

1. D類地址不分網絡地址和主機地址，它的第1個字節的最高位固定是1110。

2. D類地址用于組播（也稱為多播）的地址，無子網掩碼。

3. D類地址範圍：224.0.0.0 - 239.255.255.255。

1. E類地址也不分網絡地址和主機地址，它的第1個字節的最高位固定是11110。

2. E類地址範圍：240.0.0.0 - 255.255.255.255。

3. 其中240.0.0.0-255.255.255.254作為保留地址，主要用于Internet試驗和開發，255.255.255.255作為廣播地址。

IP地址總結學習思維導圖如下：

以下這些特殊IP地址都是不能分配給主機用的地址：

· 主機ID全為0的地址：特指某個網段，比如：192.168.10.0 255.255.255.0，指192.168.10.0網段。

· 主機ID全為1的地址：特指該網段的全部主機，比如：192.168.10.255，如果你的計算機發送數據包使用主機ID全是1的IP地址，數據鍊層地址用廣播地址FF-FF-FF-FF-FF-FF。

· 127.0.0.1：是本地環回地址，指本機地址，一般用來測試使用。回送地址(127.x.x.x)是本機回送地址(Loopback Address)，即主機IP堆棧内部的IP地址。

· 169.254.0.0：169.254.0.0-169.254.255.255實際上是自動私有IP地址。

· 0.0.0.0：如果計算機的IP地址和網絡中的其他計算機地址沖突，使用ipconfig命令看到的就是0.0.0.0，子網掩碼也是0.0.0.0。

保留的特殊IP地址思維導圖如下：

公網IP地址公有地址分配和管理由Inter NIC（Internet Network Information Center 因特網信息中心）負責。各級ISP使用的公網地址都需要向Inter NIC提出申請，有Inter NIC統一發放，這樣就能确保地址塊不沖突。

私網IP地址創建IP尋址方案的人也創建了私網IP地址。這些地址可以被用于私有網絡，在Internet沒有這些IP地址，Internet上的路由器也沒有到私有網絡的路由表。

· A類：10.0.0.0 255.0.0.0，保留了1個A類網絡。

· B類：172.16.0.0 255.255.0.0～172.31.0.0 255.255.0.0，保留了16個B類網絡。

· C類：192.168.0.0 255.255.255.0～192.168.255.0 255.255.255.0，保留了256個C類網絡。

PS：私網地址訪問Internet需要做NAT或PAT網絡地址轉換

公網和私網IP地址思維導圖如下：

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