互联网上的每台计算机或设备都有两种类型的地址:物理地址和互联网地址。
物理地址(或者说媒体访问控制MAC地址)将设备识别到同一本地网络上的其他设备。互联网地址(或IP地址)在全球范围内识别设备。网络数据包需要两个地址才能到达目的地。
MAC和IP地址有什么区别?
MAC地址和IP地址都以不同的方式识别网络设备。MAC地址和IP地址之间的一些主要区别包括以下内容:
- 本地识别与全球识别。
- 第2层与第3层操作。
- 物理地址与逻辑地址。
- 位数。
- 地址分配和永久性。
- 地址格式。
MAC地址负责本地识别,IP地址负责全球识别。例如,MAC地址仅在设备连接的局域网上具有重要意义。一旦数据包离开该网络,它就不会在数据流中使用或保留。这是MAC地址和IP地址之间的主要区别,影响地址在位数、地址分配和交互方面的差异。
MAC地址和IP地址的另一个区别是地址的分配方式。制造商为每台设备分配唯一的MAC地址,这些地址通常被视为永久的。但可以使用命令行工具和软件设置更改或欺骗MAC地址。IP地址通过软件配置绑定到网络设备。网络管理员可以随时手动更改地址,或使用动态主机协议配置(DHCP)动态更改地址。
什么是MAC地址?
媒体访问控制是指控制数据如何推送到网络的硬件。MAC设备在用于网络的OSI模型的第2层(数据链路层)上运行。每个设备都有一个MAC地址,作为设备上安装的网络接口卡(NIC)的唯一标识符。此地址在第2层运行,让设备在同一广播域内相互交谈。
在当前的互联网时代,大多数设备都通过以太网电缆进行物理连接,或通过Wi-Fi进行无线连接。这两种方法都使用MAC地址来识别本地网络上的设备。
MAC地址由12个十六进制数字组成,通常分组为六对,用连字符分隔。MAC地址从00-00-00-00-00到FF-FF-FF-FF-FF-FF提供。数字的前半部分通常用作制造商ID,而后半部分是设备标识符。在当今几乎所有的企业网络设备中,这个数字在制造过程中被硬编码到设备中。
然而,设备识别位的数量有限,因此制造商确实会重复使用它们。每个制造商都有大约168万个可用地址,所以当它刻录一个以FF-FF-FF结尾的MAC地址的设备时,它会在00-00-00重新开始。这种方法假设两个具有相同地址的设备不太可能最终进入相同的本地网络段。
本地网络上的任何两台设备都不应具有相同的MAC地址。如果发生这种情况,两台设备都会出现通信问题,因为本地网络对哪个设备应该接收数据包感到困惑。当交换机将数据包广播到所有端口以找到目标收件人时,首先响应的设备会接收数据包流。如果设备重新启动、被拿走或关闭,另一个节点则会接收数据包。
什么是IP地址?
互联网协议控制互联网上设备的通信方式,并定义互联网路由器的行为。它对应于OSI参考模型的第3层,即网络层。互联网最初是围绕IPv4构建的,正在向IPv6过渡。
IP地址标识全球互联网上的设备,作为设备的逻辑地址来识别其网络连接。通常,ISP将IP地址分配给客户的设备。网络管理员使用DHCP在本地网络中分配和管理IP地址。
IPv4地址由32位组成,通常写为使用十进制数字的四个八位字节,以句点分隔。这种格式也被称为点分。可能的值从000.000.000.000到255.255.255.255不等,尽管很多可能的地址被禁用或出于特定目的保留。其中一个例子是192.0.2.127。
IP地址结合了网络识别和设备识别数据。网络前缀从8位到31位不等,其余位标识网络上的设备。互联网连接设备数量的稳步快速增长导致IPv4地址列表迫在眉睫的枯竭,这也是IPv6发展的原因之一。
IPv6地址由128位组成,第一个64位用于网络识别,第二个64位专门用于识别网络上的设备。地址通常写成八组四个十六进制数字,用冒号分隔——例如,2001:0DB8:A1CD:1234:0000:48B3:4001:BA92。在这种情况下,由0000组成的段也可以用单个0写,0DB8可以写为DB8,以省略前导零。在编写IPv6地址时,有很多约定可以缩短它。
MAC和IP地址如何协同工作
任何互联网软件(例如网络浏览器或电子邮件客户端)都使用目的地的IP地址将数据定向到互联网上的目的地。例如,如果用户想通过网络浏览器访问网站,他们可以输入域的IP地址。然而,大多数人不知道网站的IP地址,而是使用人类可读的DNS名称,DNS服务器将其转换为相应的地址。
源网络软件堆栈将IP地址信息插入数据包,并将数据包转发到其目的地。互联网路由器将数据包从源网络移动到目标网络。当数据包到达目标网络,局域网将使用地址解析协议(ARP)将IP地址转换为MAC地址。然后,它将MAC地址添加到数据流中,并将数据发送到本地网络上的正确设备。
本地网络交换机维护将IP地址映射到MAC地址的ARP表。当路由器向交换机发送由IP地址指定的目的地的数据包时,它使用ARP表来了解在将数据作为以太网帧转发到设备时要附加到数据包的MAC地址。
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