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IP地址是指Internet Protocol Address。是IP協議中網絡層的節點唯一標識符。在整個網絡世界中,每一個網絡節點,比如接入網絡的每一張網卡,都至少分配一個節點標識符,它就是IP地址。IP地址由網絡上的服務器分配或管理。

IP地址類似於電影院中的座位號,有了座位號碼,服務員才知道把客戶訂購的飲料送給哪個座位上的人(畢竟座位上的人經常換,認人不如認座快)。

IP地址有兩種,早期主要用IPv4地址,後來入網設備越來越多,地址不夠用,就升級到IPv6地址。目前是IPv4地址和IPv6地址同時在用。

IPv4 IP地址

IPv4的IP地址由【網絡編號(Net ID)】和【主機編號(Host ID)】組成。分為A、B、C、D、E五類。所有IP地址用四段8bit二進制數表示,總長度為32bit。

AIP地址第一段為【網絡編號】,其中第一位必須為“0”,後面三段為【主機編號】;

BIP地址前兩段為【網絡編號】,其中前兩位必須為“10”,後面兩段為【主機編號】;

CIP地址前三段為【網絡編號】,其中前三位必須為“110”,後面一段為【主機編號】;

DIP地址為【組播地址】,前面四位必須為“1110”;

EIP地址保留給將來使用,前面五位必須為“11110”。

如下圖所示。(圖片來自《工業計算機硬件技術支持手冊》)

由於二進制數太長不好記,所以常常將IP地址轉換成四段十進制數來表示,各段之間用【點】分開。例如一個C類IP地址:11000000.10101000.00000001.00000001 ,轉成十進制來表示則為:192.168.1.1 。看起來簡潔多了,也好記多了。

IPv4還有一些特殊的IP地址:

網絡地址:主機號全為“0”的IP地址代表整個網絡本身。例如:192.168.1.0,前三段是網絡編號,第四段主機號是“00000000”,代表當前整個局域網絡。

定向廣播地址(Directed Broadcast Address):主機號全為“1”的IP地址用於向網絡內的所有主機廣播。以實現PPPoE撥號,或者向DHCP服務器索取IP地址。

受限廣播地址(Limited Broadcast address):32位全為“1”的IP地址可以向所有主機發送報文。但只能在本地網絡中進行廣播,所以稱之為受限廣播地址或有限廣播地址。

環回地址(Loop Back Address):A類IP地址中,第一段為127的IP地址是保留地址,用於軟件測試或本地進程間通信。稱為環回地址。

私有地址:在A、B、C類IP地址中各劃分出一些IP地址給局域網內部使用,這些IP地址不允許在互聯網(俗稱網絡)上出現。稱為私有地址。

A類私有地址為:10.0.0.0~10.255.255.255

B類私有地址為:172.16.0.0~172.31.255.255

C類私有地址為:192.168.0.0~192.168.255.255

IPv6地址

IPv6的IP地址由前綴和接口標識組成,總長度為128位。是IPv4的IP地址的4倍。用八段十六進制數表示,每段之間用冒號“:”分隔。在IP地址後面用十進制數來標示前綴長度,並用斜線“/”與IP地址隔開。

例如:

0001:2345:789A:0000:0000:0000:0000:0123/48

這個IP地址中,前綴有48位:0001:2345:789A ,接口標識為後面的80位。

IP地址中的零可以省略不寫,因此上面的IP地址可以簡寫為:

1:2345:789A:0:0:0:0:123/48

如果IP地址中有一個或多個連續的段內都是零,還可以進一步壓縮,寫成“::”。但一個IP地址中只能出現一個“::”符號。因此,上面例子中的IP地址還可以寫作:

1:2345:789A::123/48

為了方便IPv4順利過渡到IPv6,還可以將IPv4的IP地址嵌入到IPv6的IP地址中。這時,前六段IP地址的表示方法與IPv6的普通IP地址相同,後面兩段直接用IPv4的IP地址嵌入進來。嵌入的IPv4地址,仍用十進制數表示,仍用點號間隔。例如:

0:0:0:0:0:0:211.141.90.68 或 ::211.141.90.68

IPv6的IP地址也分多個類別,主要有單播地址(Unicast Address)、組播地址(Multicast Address)、任播地址(Anycast Address)等。此處略過,有興趣的讀者可查閱《工業計算機硬件技術支持手冊》。

MAC地址

MAC地址是指Media Access Control Address,媒體訪問控制地址。是網絡設備中的【全球唯一標識符】。MAC地址由6個字節的十六進制數組成,對應二進制48bit。MAC地址的前3個字節是【IEEE管理機構】分配給各個廠商的【組織唯一標識符(OUI)】;後3個字節是廠商給網絡設備分配的【流水序號】。每一個網絡設備,有且只能擁有一個全球唯一的MAC地址。MAC地址被燒錄在網絡設備上的ROM之內。原則上,一個MAC地址分配給某個網絡設備之後,終身歸屬於這個網絡設備。無論該設備入網或者不入網,都擁有這個MAC地址。該網絡設備報廢后,這個MAC地址也會銷燬。所以,MAC地址是有限資源,不要隨意丟棄。由於MAC地址是與網絡設備硬件捆綁在一起的,所以被稱為物理地址。相當於人的身份證,唯一且不允許重複使用。

IP地址與MAC地址的不同點:

IP地址在OSI模型的第三層網絡層;而MAC地址在OSI模型的第二層數據鏈路層。

IP地址只分配給入網的合法網絡設備,設備離線就沒有IP地址了;而MAC地址則是固化在網絡設備的ROM內,隨設備而生,隨設備而亡。

IP地址是可再生資源,一個IP地址在不同的時間段,可以分配給不同的網絡設備使用(不能在同一時間段分配給不同的設備使用);MAC地址是有限資源,原則上,用過的MAC地址不再使用,以保證MAC地址的唯一性。但也有一些廠商會重新啟用很久以前用過的MAC地址,嚴格來說,這是不合法的。

IP地址與MAC地址的相同點

網絡IP地址和MAC地址都具有全球唯一性。

當一個網絡設備接入網絡時,網絡服務器會先查詢這個網絡設備的MAC地址,然後才會分配IP地址。相當於大家去電影院觀影時,要先查身份證,確認是合法公民才會分配座位號碼。如果某網絡設備沒有MAC地址,則服務器不會給它分配IP地址。

有時,也會出現MAC地址莫名丟失的情況,這時建議找原廠要到正確的Image,找到網卡原本的MAC地址,用工具軟件重新刷寫Image和MAC地址。詳細操作可參閱本人之前發佈的相關文章。

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