网络基础 - 地址篇

一、IP 地址

• IP 协议有两个版本，IPv4 和 IPv6
• IP 地址(IPv4 地址)是一个 4 字节，32 位的正整数，通常使用 “点分十进制” 的字符串进行表示，例如 192.168.0.1，用点分割的每一个数字表示一个字节，范围是 0 ~ 255
• IP 地址由 “网络标识(网络地址)” 和 “主机标识(主机地址)” 两部分组成，例如 192.168.128.10/24，其中的 “/24” 表示从第 1 位开始到多少位属于网络标识，那么，剩余位就属于主机标识了，但是，究竟从第几位开始到第几位算是网络标识，又是从第几位开始到第几位算是主机标识呢？网络基础 - 网段划分篇
  
  每一块网卡(Network Interface Card, NIC)都得设置 IP 地址，通常一块网卡只设置一个 IP 地址，其实一块网卡也可以配置多个 IP 地址，此外，一台路由器通常都会配置两个以上的网卡，因此可以设置两个以上的 IP 地址
  

二、MAC 地址

更新ing

三、地址的唯一性和层次性

• 唯一性：在同一个通信网络中不允许有两个相同地址的通信主体(通信传输中，发送端和接收端可以被视为通信主体)存在
• 层次性：当地址的总数越来越多时，便于高效地从中找出通信的目标地址
  
  MAC 地址和 IP 地址在标识一个通信主体时虽然都具有唯一性，但是它们当中只有 IP 地址具有层次性

MAC 地址由设备的制造厂商针对每块网卡进行分别指定，人们可以通过制造商识别号、制造商内部产品编号以及产品通用编号确保 MAC 地址的唯一性，然而，人们无法确定哪家厂商的哪个网卡被用到了哪个地方，虽然 MAC 地址中的制造商识别号、产品标号以及通用编号等信息在某种程度上也具有一定的层次性，但是对于寻找地址并没有起到任何作用，所以不能算作有层次的地址，正因如此，虽然 MAC 地址是真正负责最终通信的地址，但是在实际寻址过程中，IP 地址却必不可少

那么 IP地址又是怎样实现分层的呢？IP 地址 = 网络号 + 主机号

网络传输中，每个节点(节点是主机和路由器的统称，主机的定义是指 “配置有 IP 地址，但是不进行路由控制的设备” ，既配有 IP 地址又具有路由控制能力的设备叫做 “路由器(或 3 层交换机)”)会根据分组数据的地址信息，来判断报文应该由哪个网卡发出去，为此，各个地址会参考一个发出接口列表，在这一点上 MAC 寻址和 IP 寻址是一样的，只不过 MAC 地址转发表中所记录的是实际的 MAC 地址本身，而路由表中记录的 IP 地址则是集中了之后的网络号

IP 包被转发到途中某个路由器时，正是利用目标 IP 地址的网络标识进行路由，因为即使看不见主机标识，只要一见到网络标识就能判断出是否为该网段内的主机

四、IP 与 MAC 的关系

数据链路层(网卡层)的 MAC 提供直连两个设备之间的通信功能，与之相比，作为网络层的 IP 则负责在没有直连的两个网络之间进行通信传输

那么为什么一定需要这样的两个层次呢？它们之间的区别又是什么呢？
在此，我们以旅行为例说明这个问题，有个人要去一个很远的地方旅行，并且计划先后乘坐飞机、火车到达目的地，为此，他决定先去旅行社购买机票和火车票，旅行社不仅为他预定好了旅途过程中所需要的机票和火车票，甚至为他制定了一个详细行程表，详细到几点几分需要乘坐飞机或火车都一目了然，当然，机票和火车票只有特定区间内有效

仔细分析一下机票和火车票，不难发现，每张票只能够在某一限定区间内移动，此处的 “区间内” 就如同通信网络上的数据链路，而这个区间内的出发地点和目的地点就如同某一个数据链路的源地址和目标地址等首部信息(出发地点好比源 MAC 地址，目标地点好比目的 MAC 地址)，整个全程的行程表的作用就相当于网络层

如果我们只有行程表而没有车票，就无法搭乘交通工具到达目的地，反之，如果除了车票其他什么都没有，恐怕也很难到达目的地，因为你不知道该坐什么车，也不知道该在哪里换乘，因此，只有两者兼备，既有某个区间的车票又有整个旅行的行程表，才能保证到达目的地，与之类似，计算机网络中也需要数据链路层和网络层这个分层才能实现向最终目标地址的通信