[网络基础]——IP、MAC、子网掩码

文章目录

  • 一、IP
    • 1、IP地址是什么?
    • 2、IP地址的版本
    • 3、IP地址的分类
  • 二、MAC
  • 三、子网掩码
  • 总结

一、IP

1、IP地址是什么?

IP 地址(Internet Protocol Address)是在网络中用于标识一个网络节点的互联网地址。

补充说明:通常情况下,在网络环境中,能够联网并参与网络通信和数据交换的设备可以被称为节点网元
特点:.在特定的网络范围内,每个设备的 IP 地址都是唯一的,不会有重复。

一个IP地址由32个bit(比特)/4个字节组成,一共32位二进制组成,分为4组,每组8位。以点分十进制表示,分为网络位和主机位。

1 Byte(字节)= 8 bit(比特)
1 KB(千字节)= 1024 Byte
1 MB(兆字节)= 1024 KB
1 GB(吉字节)= 1024 MB
1 TB(太字节)= 1024 GB

2、IP地址的版本

IPv4 是目前广泛使用的版本,它由32位的二进制数组成。IPv4 地址的总数约为43亿个,在全球互联网普及的情况下,地址资源逐渐变得紧张。为了适应网络的发展和需求的变化,解决地址短缺问题,IPv6 被提出并逐渐得到推广。
总之,IP 地址分版本是为了更好地满足网络发展的需求,IPv6 作为新一代的 IP 协议,解决了 IPv4 地址不足的问题,并提供了更多的功能和优势,以适应未来网络的不断发展和变化。

  • IPV4版本:由32位的二进制数组成,通常以点分十进制表示,以 . 隔开的4段十进制数( 0~255 )表示,如 192.168.1.1 。
  • IPV6版本:由128位的二进制数组成以更复杂的格式表示。

3、IP地址的分类

按照网段范围可分类如下:

类别范围用途
A类0~127:0.0.0.0-127.255.255.255适用于超大型网络
B类128~191:128.0.0.0-191.255.255.255适用于大型网络
C类192~223:192.0.0.0-223.255.255.255适用于中小型网络
D类224~239:224.0.0.0-239.255.255.255组播专用
E类240~255:240.0.0.0-255.255.255.255科研专用

根据使用范围又可以区分如下:

  • 公有地址:可以在互联网合法使用,需要向NIC付费申请,全球唯一。
    私有地址的范围:
  • 私有地址:预留给企业内部使用,无需付费,局域网唯一。
类别范围
A类10.0.0.0~10.255.255.255
B类172.16.0.0~172.31.255.255
C类192.168.0.0~192.168.255.255

二、MAC

MAC地址是什么?
MAC 地址(Media Access Control Address),也称为物理地址或硬件地址,用来标识以太网上唯一的一个设备。
MAC 地址由 48 位二进制数字组成,通常表示为 12 个十六进制数,每两个十六进制数之间用冒号或连字符分隔,例如 00:1A:2B:3C:4D:5E (48位,前24厂商,后24网卡)

特点:
1.全球唯一性:每个网络设备的 MAC 地址在全球范围内都是唯一的,不会有两个设备拥有相同的 MAC 地址。
2.不可更改性:对于大多数设备,MAC 地址在硬件层面被固定,无法轻易修改(但在一些特殊情况下可以通过软件手段进行伪装或更改)。

三、子网掩码

子网掩码是什么?
子网掩码(Subnet Mask)是一个 32 位的二进制数字,用于区分IP地址的网络位与主机位两部分。
A、B、C三类私有IP地址的默认子网掩码

类别范围位次区分
A类255.0.0.0网.主.主.主
B类255.255.0.0网.网.主.主
C类255.255.255.0网.网.网.主

PS:IP地址一定与子网掩码成对出现

总结

在网络基础中,IP 地址、MAC 地址和子网掩码之间有着密切的关系:

IP 地址与子网掩码

IP 地址用于在网络中标识设备的位置,而子网掩码与 IP 地址配合使用,以确定该 IP 地址所属的网络范围。

通过将 IP 地址和子网掩码进行逻辑与运算,可以得到网络地址。网络地址相同的设备处于同一网络中,可以直接相互通信;网络地址不同的设备通信则需要通过路由器进行转发。

例如,IP 地址为 192.168.1.100,子网掩码为 255.255.255.0,进行与运算后得到网络地址 192.168.1.0,那么处于 192.168.1.0 这个网络中的其他设备可以直接与该设备通信。

MAC 地址与 IP 地址

MAC 地址是设备在数据链路层的物理地址,用于在同一网络中的直接通信。

当数据在局域网内传输时,首先根据目标 IP 地址和子网掩码确定目标设备是否在同一网络。如果在同一网络,通过 ARP(Address Resolution Protocol,地址解析协议)协议将目标 IP 地址转换为对应的 MAC 地址,然后根据 MAC 地址将数据帧准确地发送到目标设备。

例如,计算机 A 要向计算机 B 发送数据,已知计算机 B 的 IP 地址,通过 ARP 协议获取计算机 B 的 MAC 地址,然后将数据封装成帧并基于 MAC 地址发送。

IP 地址、MAC 地址与子网掩码共同作用

在网络通信中,子网掩码用于划分网络,IP 地址用于在不同网络间的路由选择,MAC 地址用于同一网络内的直接数据传输。

比如,一个数据包从源设备发送到目标设备,首先根据源设备的 IP 地址和子网掩码确定目标设备是否在同一子网。如果不在,数据包通过路由器转发,路由器根据目标 IP 地址和自身的路由表选择路径。在每一跳的传输中,最终都要通过目标设备的 MAC 地址在本地网络中进行数据帧的传输。

总之,IP 地址、MAC 地址和子网掩码相互协作,共同实现网络中的数据准确、高效地传输和通信。

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