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物理地址(硬件地址)_Gao068465的博客

26 人参与  2021年11月15日 17:43  分类 : 《随便一记》  评论

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温故:

        要标识 Internet 上的一台主机,必须给每台主机分配一个 IP 地址。当一台主机同时连接到多个网络中时,它就拥有多个IP 地址,即一个网络接口对应一个IP 地址。
IP 地址由网络地址和主机地址两部分组成,网络地址部分表示主机所在的逻辑网络,每一个逻辑网络都有一个惟一的网络地址部分;主机地址部分表示所在逻辑网络的一台特定主机。一个IP地址可以表示为∶网络号+主机号。
        在IPv4中,IP地址分为5大类,分别用 A,B,C,D和E表示,其中 A,B,C是常用的三类地址,D 类为多点广播地址,是指所具有 D 类地址的数据包(Packet)会同时传送到一群计算机上,D类地址也称多目地址。E类保留做研究用

链接如下:特殊的IP地址

 

知新:

        最近实在是不知道和大家讲点什么了,既然上一篇和大家分享了网络方面的IP地址,那么今天就顺便给大家说说与之相对的物理地址。

        在局域网(LAN)中,每一台主机或网络设备都有一个或多个物理地址(Physical address),物理地址的个数取决于计算机或网络设备中的适配器个数。物理地址最牛逼的一点在于每一个物理地址在全世界全球都是唯一的。对于网络设备,物理地址与网络设备中的 LAN适配器有关;对于计算机,物理地址与网卡有关,因此物理地址也可以称之为硬件地址。

        有没有考虑过,既然已经有了IP地址了,为什么还要有物理地址,它的作用是什么呢?主要是IP地址还是有着一些局限性,因为IP地址是分配给主机的虚拟地址(逻辑地址),在网络互联中表示唯一的主机,但是如果是在局域网中,计算机或网络设备之间的通信就需要使用使用物理地址了。这就像两个人是发小,可以互相叫对方的小名(比如狗蛋),但是出了这个小圈子,有了外人存在的时候,就要叫对方姓名。大概就是这种感觉。物理地址和逻辑地址的区别可以从两个角度来看; 从网络互联的角度看,逻辑地址在整个互联网络中有效,而物理地址只是在子网内部有效; 从网络协议分层的角度看,逻辑地址由网络层使用,而物理地址由数据链路层使用,而且由于物理地址是在数据链路层使用,因此也将物理地址叫做MAC地址。

        那么IP地址和物理地址有没有什么联系呢?当然是有了,不仅有联系,还要将二者通过某种方式连接起来,这种方式就是“ARP协议”。

        在 TCP/IP 网络中,每台计算机的内存中都保存着一张 IP 地址和物理地址的映射表,这张地址映射表由 ARP 协议来维护。当本地主机要向网络上的某个主机发送数据时,必须首先知道接收方的 IP 地址(否则就无法通信了),然后根据这个 IP 地址从地址映射表中获得物理地址,最后通过物理地址把数据送到接收方的主机。这个过程就相当于顺丰快递给你送快递,他首先要知道拨通你的电话联系到你确认你是否在家(知道对方的IP地址),然后确认在家后就可以按照具体的单元楼层信息(物理地址)来找到你。其实这个过程和我上面讲得为什么要有物理地址的原因是一致的。当通信的双方不再一个局域网内时,要通信就要保证IP地址互通,能ping通,这个时候需要逻辑地址,当对方的数据信息传输到目的方所在的局域网之后,就用到物理地址了,需要按照物理地址去寻找了。
        关于这个ARP协议具体是如何实现的?我在百度百科上给大家找了一段内容,大家可以看看。

工作过程

主机A的IP地址为192.168.1.1,MAC地址为0A-11-22-33-44-01;

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

当主机A要与主机B通信时,地址解析协议可以将主机B的IP地址(192.168.1.2)解析成主机B的MAC地址,以下为工作流程:

第1步:根据主机A上的路由表内容,IP确定用于访问主机B的转发IP地址是192.168.1.2。然后A主机在自己的本地ARP缓存中检查主机B的匹配MAC地址。

第2步:如果主机A在ARP缓存中没有找到映射,它将询问192.168.1.2的硬件地址,从而将ARP请求帧广播到本地网络上的所有主机。源主机A的IP地址和MAC地址都包括在ARP请求中。本地网络上的每台主机都接收到ARP请求并且检查是否与自己的IP地址匹配。如果主机发现请求的IP地址与自己的IP地址不匹配,它将丢弃ARP请求。

第3步:主机B确定ARP请求中的IP地址与自己的IP地址匹配,则将主机A的IP地址和MAC地址映射添加到本地ARP缓存中。

第4步:主机B将包含其MAC地址的ARP回复消息直接发送回主机A。

第5步:当主机A收到从主机B发来的ARP回复消息时,会用主机B的IP和MAC地址映射更新ARP缓存。本机缓存是有生存期的,生存期结束后,将再次重复上面的过程。主机B的MAC地址一旦确定,主机A就能向主机B发送IP通信了。

拓展:

        为保证物理地址的全球惟一性,将 48 位的物理地址分为若干独立的连续的地址组,每一个生产网络适配器的厂商从中购买一组,各厂商拥有不同的物理地址范围,当生产硬件时,再从所购地址中按顺序给适配器分配一个,这样生产出来的网络设备或适配器都有惟一的物理地址。
 


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