一、IP地址和MAC地址

1、IP地址

    （1）简介

    IP地址（Internet Protocol Address），缩写为IP Adress，是一种在Internet上的给主机统一编址的地址格式，也称为网络协议（IP协议）地址。它为互联网上的每一个网络和每一台主机分配一个逻辑地址，以此来屏蔽物理地址的差异。

    常见的IP地址，分为IPv4与IPv6两大类，当前广泛应用的是IPv4，目前IPv4几乎耗尽，下一阶段必然会进行版本升级到IPv6；如无特别注明，一般我们讲的的IP地址所指的是IPv4。

    IP地址对应于开放式系统互联网通信参考模型OSI的第三层网络层，工作在网络层的路由器根据目标IP和源IP来判断是否属于同一网段，如果是不同网段，则转发数据包。

    由于互联网的蓬勃发展，IP位址的需求量愈来愈大，使得IP位址的发放愈趋严格，各项资料显示全球IPv4位址可能在2005至2010年间全部发完(实际情况是在2011年2月3日IPv4位地址分配完毕）。

IP地址的分配

TCP/IP协议需要针对不同的网络进行不同的设置，且每个节点一般需要一个“IP地址”、一个“子网掩码”、一个“默认网关”。不过，可以通过动态主机配置协议（DHCP），给客户端自动分配一个IP地址，避免了出错，也简化了TCP/IP协议的设置。

那么，互域网怎么分配IP地址呢？互联网上的IP地址统一由一个叫“ICANN”（Internet Corporation for Assigned Names and Numbers，互联网赋名和编号公司）的组织来管理。

IP地址现由因特网名字与号码指派公司ICANN（Internet Corporation for Assigned Names and Numbers）分配。

InterNIC：负责美国及其他地区；

ENIC：负责欧洲地区；

APNIC（Asia Pacific Network Information Center）：　我国用户可向APNIC申请（要缴费）

PS：1998年，APNIC的总部从东京搬迁到澳大利亚布里斯班。

负责A类IP地址分配的机构是ENIC

负责北美B类IP地址分配的机构是InterNIC

负责亚太B类IP地址分配的机构是APNIC

（2）IP地址格式和表示

IP地址(IPv4)由32位二进制数组成，分为4段（4个字节），每一段为8位二进制数（1个字节）

每一段8位二进制，中间使用英文的标点符号“.”隔开。

由于二进制数太长，为了便于记忆和识别，把每一段8位二进制数转成十进制，大小为0至255。

IP地址的这种表示法叫做“点分十进制表示法”。

IP地址表示为：xxx.xxx.xxx.xxx

（3）IP地址的组成

    IP地址=网络地址+主机地址

    计算机的IP地址由两部分组成，一部分为网络标识，一部分为主机标识，同一网段内的计算机网络部分相同，主机部分不同同时重复出现。路由器连接不同网段，负责不同网段之间的数据转发，交换机连接的是同一网段的计算机。通过设置网络地址和主机地址，在互相连接的整个网络中保证每台主机的IP地址不会互相重叠，即IP地址具有了唯一性。

在计算机网络中，主机ID全部为0的地址为网络地址，而主机ID全部为1的地址为广播地址，这2个地址是不能分配给主机用的。（下面的“减2”）

 A类IP地址的子网掩码为255.0.0.0，每个网络支持的最大主机数为256的3次方-2=16777214台。

B类IP地址的子网掩码为255.255.0.0，每个网络支持的最大主机数为256的2次方-2=65534台。

C类IP地址的子网掩码为255.255.255.0，每个网络支持的最大主机数为256-2=254台。

D类IP地址在历史上被叫做多播地址(multicast address)，即组播地址。在以太网中，多播地址命名了一组应该在这个网络中应用接收到一个分组的站点。多播地址的最高位必须是“1110”，范围从224.0.0.0到239.255.255.255。

特殊的网址

每一个字节都为0的地址（“0.0.0.0”）对应于当前主机；

IP地址中的每一个字节都为1的IP地址（“255．255．255．255”）是当前子网的广播地址；

IP地址中凡是以“11110”开头的E类IP地址都保留用于将来和实验使用。

IP地址中不能以十进制“127”作为开头，该类地址中数字127．0．0．1到127．255．255．255用于回路测试，如：127.0.0.1可以代表本机IP地址，用“http://127.0.0.1”就可以测试本机中配置的Web服务器。

网络ID的第一个8位组也不能全置为“0”，全“0”表示本地网络。

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2、MAC地址

    MAC（Media Access Control，介质访问控制）地址，或称为物理地址，也叫硬件地址，用来定义网络设备的位置，MAC地址是网卡出厂时设定的，是固定的（但可以通过在设备管理器中或注册表等方式修改，同一网段内的MAC地址必须唯一）。MAC地址采用十六进制数表示，长度是6个字节（48位），分为前24位和后24位。

（1）前24位叫做组织唯一标志符（Organizationally Unique Identifier，即OUI），是由IEEE的注册管理机构给不同厂家分配的代码，区分了不同的厂家。

（2）后24位是由厂家自己分配的，称为扩展标识符。同一个厂家生产的网卡中MAC地址后24位是不同的。MAC地址对应于OSI参考模型的第二层数据链路层，工作在数据链路层的交换机维护着计算机MAC地址和自身端口的数据库，交换机根据收到的数据帧中的“目的MAC地址”字段来转发数据帧。

3、IP地址与MAC地址区别

长度不同：IP地址为32位（二进制），MAC地址为48位（十六进制）。

分配依据不同：IP地址的分配是基于网络拓扑，MAC地址的分配是基于制造商。

寻址协议层不同：IP地址应用于OSI第三层（网络层），而MAC地址应用在OSI第二层（数据链路层）。

4、IP地址与MAC地址的作用和关系

    IP和MAC两者之间分工明确，默契合作，完成通信过程。在数据通信时，IP地址专注于网络层，网络层设备（如路由器）根据IP地址，将数据包从一个网络传递转发到另外一个网络上；而MAC地址专注于数据链路层，数据链路层设备（如交换机）根据MAC地址，将一个数据帧从一个节点传送到相同链路的另一个节点上。IP和MAC地址这种映射关系由ARP（Address Resolution Protocol，地址解析协议）协议完成，ARP根据目的IP地址，找到中间节点的MAC地址，通过中间节点传送，从而最终到达目的网络。

5、公网和私网IP地址

公有地址（Public address）由Inter NIC（Internet Network Information Center因特网信息中心）负责。这些IP地址分配给注册并向Inter NIC提出申请的组织机构。通过它直接访问因特网。

私有地址（Private address）属于非注册地址，专门为组织机构内部使用。

以下列出留用的内部私有地址

A类：10.0.0.0 255.0.0.0，保留了1个A类网络。

B类：172.16.0.0 255.255.0.0～172.31.0.0 255.255.0.0，保留了16个B类网络。

C类：192.168.0.0 255.255.255.0～192.168.255.0 255.255.255.0，保留了256个C类网络。

PS：私网地址访问Internet需要做NAT或PAT网络地址转换。