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物理地址(硬體地址)

2021-09-17 08:56:29 軟體設計

溫故:

要標識 Internet 上的一臺主機,必須給每臺主機分配一個 IP 地址,當一臺主機同時連接到多個網路中時,它就擁有多個IP 地址,即一個網路介面對應一個IP 地址,
IP 地址由網路地址和主機地址兩部分組成,網路地址部分表示主機所在的邏輯網路,每一個邏輯網路都有一個惟一的網路地址部分;主機地址部分表示所在邏輯網路的一臺特定主機,一個IP地址可以表示為∶網路號+主機號,
在IPv4中,IP地址分為5大類,分別用 A,B,C,D和E表示,其中 A,B,C是常用的三類地址,D 類為多點廣播地址,是指所具有 D 類地址的資料包(Packet)會同時傳送到一群計算機上,D類地址也稱多目地址,E類保留做研究用

鏈接如下:特殊的IP地址

知新:

最近實在是不知道和大家講點什么了,既然上一篇和大家分享了網路方面的IP地址,那么今天就順便給大家說說與之相對的物理地址,

在局域網(LAN)中,每一臺主機或網路設備都有一個或多個物理地址(Physical address),物理地址的個數取決于計算機或網路設備中的配接器個數,物理地址最牛逼的一點在于每一個物理地址在全世界全球都是唯一的,對于網路設備,物理地址與網路設備中的 LAN配接器有關;對于計算機,物理地址與網卡有關,因此物理地址也可以稱之為硬體地址,

有沒有考慮過,既然已經有了IP地址了,為什么還要有物理地址,它的作用是什么呢?主要是IP地址還是有著一些局限性,因為IP地址是分配給主機的虛擬地址(邏輯地址),在網路互聯中表示唯一的主機,但是如果是在局域網中,計算機或網路設備之間的通信就需要使用使用物理地址了,這就像兩個人是發小,可以互相叫對方的小名(比如狗蛋),但是出了這個小圈子,有了外人存在的時候,就要叫對方姓名,大概就是這種感覺,物理地址和邏輯地址的區別可以從兩個角度來看; 從網路互聯的角度看,邏輯地址在整個互聯網路中有效,而物理地址只是在子網內部有效; 從網路協議分層的角度看,邏輯地址由網路層使用,而物理地址由資料鏈路層使用,而且由于物理地址是在資料鏈路層使用,因此也將物理地址叫做MAC地址,

那么IP地址和物理地址有沒有什么聯系呢?當然是有了,不僅有聯系,還要將二者通過某種方式連接起來,這種方式就是“ARP協議”,

在 TCP/IP 網路中,每臺計算機的記憶體中都保存著一張 IP 地址和物理地址的映射表,這張地址映射表由 ARP 協議來維護,當本地主機要向網路上的某個主機發送資料時,必須首先知道接收方的 IP 地址(否則就無法通信了),然后根據這個 IP 地址從地址映射表中獲得物理地址,最后通過物理地址把資料送到接收方的主機,這個程序就相當于順豐快遞給你送快遞,他首先要知道撥通你的電話聯系到你確認你是否在家(知道對方的IP地址),然后確認在家后就可以按照具體的單元樓層資訊(物理地址)來找到你,其實這個程序和我上面講得為什么要有物理地址的原因是一致的,當通信的雙方不再一個局域網內時,要通信就要保證IP地址互通,能ping通,這個時候需要邏輯地址,當對方的資料資訊傳輸到目的方所在的局域網之后,就用到物理地址了,需要按照物理地址去尋找了,
關于這個ARP協議具體是如何實作的?我在百度百科上給大家找了一段內容,大家可以看看,

作業程序

主機A的IP地址為192.168.1.1,MAC地址為0A-11-22-33-44-01;

主機B的IP地址為192.168.1.2,MAC地址為0A-11-22-33-44-02;

當主機A要與主機B通信時,地址決議協議可以將主機B的IP地址(192.168.1.2)決議成主機B的MAC地址,以下為作業流程:

第1步:根據主機A上的路由表內容,IP確定用于訪問主機B的轉發IP地址是192.168.1.2,然后A主機在自己的本地ARP快取中檢查主機B的匹配MAC地址,

第2步:如果主機A在ARP快取中沒有找到映射,它將詢問192.168.1.2的硬體地址,從而將ARP請求幀廣播到本地網路上的所有主機,源主機A的IP地址和MAC地址都包括在ARP請求中,本地網路上的每臺主機都接收到ARP請求并且檢查是否與自己的IP地址匹配,如果主機發現請求的IP地址與自己的IP地址不匹配,它將丟棄ARP請求,

第3步:主機B確定ARP請求中的IP地址與自己的IP地址匹配,則將主機A的IP地址和MAC地址映射添加到本地ARP快取中,

第4步:主機B將包含其MAC地址的ARP回復訊息直接發送回主機A,

第5步:當主機A收到從主機B發來的ARP回復訊息時,會用主機B的IP和MAC地址映射更新ARP快取,本機快取是有生存期的,生存期結束后,將再次重復上面的程序,主機B的MAC地址一旦確定,主機A就能向主機B發送IP通信了,

拓展:

為保證物理地址的全球惟一性,將 48 位的物理地址分為若干獨立的連續的地址組,每一個生產網路配接器的廠商從中購買一組,各廠商擁有不同的物理地址范圍,當生產硬體時,再從所購地址中按順序給配接器分配一個,這樣生產出來的網路設備或配接器都有惟一的物理地址,

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