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IP地址和MAC地址的关系?为什么一台计算机要两个地址?

围观人数:2886 日期:2020-1-1 14:30:44

如果你阅读了有关OSI模型的文章,那么从该模型的角度对通信进行了很好的概述,但是这与TCP / IP有什么关系?我们将更进一步,进入“ 两个地址”概念背后的想法。IP地址和MAC地址如何一起工作?如果你想劫持会话和类似的问题,则需要了解这些概念。OSI,TCP是什么关系?

理解协议是什么的一个好方法是将其视为一种语言。如果人们是网络接口并且所有人都说自己的语言,那么他们将无法进行正确的交流。协议以相同的方式工作,通过同意使用某些方法或标准,许多小组可以构建和创建可以相互通信的事物。因此,当你看到TCP / IP协议时,可以将其视为一组规则,计算机必须遵循所有规则,才能使数以百万计的称为Internet的联网计算机正常运行。

OSI绝不只是一个模型。早在1970年代,它是针对TCP / IP的竞争协议,实际上是设计上更好的协议。它不起作用的主要原因是其地址是十六进制的,并且非常复杂。实际上,当时人们认为它有太多可用地址。基于十六进制,它所允许的范围远远超过了当前的IPv4协议标准。我应该指出,IP的下一个版本(版本6)使用十六进制地址,该地址允许的可用范围比IPv4多。去搞清楚。

地址示例包括:

十六进制 -12:34:56:78:9A:BC
IPv4(现行标准) -74.125.225.98
IPv6(新格式) -fe80 :: 223:4eff:fec0:5b48
两种模式的故事
如今,OSI仍用于描述网络通信和统一标准,而TCP模型用于显示其包含的各种协议之间的关系。下图是两者如何相互映射的示意图。

IP地址和MAC地址的关系
你可能会注意到的第一件事是TCP / IP不仅是一个协议,而且是一整套协议。接下来,你应该注意到,TCP / IP体系结构和OSI模型的各层大致相同。
OSI模型的第一层和第二层被认为是物理层和本地层,因此可以将它们简单地分组在一起,作为TCP / IP下的网络接口层。该网络层是刚刚改名为网络层和承载相同的功能。接下来,你可以看到OSI的第五到第七层已被编译到Application层中,因为它们在这里运行。

TCP / IP套件

在TCP / IP套件中,我们讨论诸如FTP,DNS和你之前可能已经听说过的其他协议。同样,通过查看上面的图片,我们可以看到在哪些层中使用了哪些协议。
OSI和TCP模型的传输层就是一个很好的例子。当数据到达那里时,它有两个传输选项:TCP和UDP。TCP允许可靠的传输,而UDP不可靠。如果你想知道为什么要发送不可靠的邮件,这里就是答案...

TCP与UDP

在很短的概括地说,当你发送一个请求与TCP,你总是会得到其收到的确认。这就像我向你扔一个球,你大喊“我明白了!”,然后又把它扔回我身边,然后我大喊“我知道了”。但是,如果我放弃了该怎么办?我会简单地大喊,“我再次需要它!”,然后等到你扔给我一个新的。相比之下,UDP就像你将我一个又一个地扔给我,只是希望我能抓住他们。如果我丢掉一到十六个(没关系),因为你没有办法知道。

UDP现在听起来很糟糕,但请听以下内容:VOIP和在线游戏等服务对于TCP而言太快了。想象一下,你在玩《光晕》时,丢了一两包。你可以停下来等待吗?当然不是。你会看到帧速率略有跳跃,并且会继续前进。如果你必须等待它返回给你,你肯定会感到沮丧。如果你在Skype上与你的同伴聊天并且丢弃了一些数据包,则同样适用;暂停对话以检索它们是没有意义的。当你需要确保所有数据包按顺序到达时,TCP非常有用。没有可靠的传输,Web浏览等将非常困难。它是传输层,其确定是根据它的参数,所使用的协议。

IP和MAC地址

每个发送的数据包内部都有两个地址-Internet协议和媒体访问控制地址。IP地址实际上只能标识你的网络,因为所有内部IP地址实际上都是私有的,并由路由器上的网络地址转换(NAT)处理。你可能从ISP获得201.95.87.98的IP地址来标识你的网络,而你的实际计算机可能具有192.168.1.67的私有内部网络地址。这样做是为了使许多设备(例如PlayStation和计算机)可以同时连接到Internet,而只需要一个IP地址。如果今天在线的每台设备都有其自己的地址,那么我们已经用光了新设备!
IP和MAC地址
那么,MAC地址从何而来?实际上,IP地址在你的网络内部没有用,因为你的计算机不使用它们互相通信。IP寻址在网络层起作用,而MAC寻址在数据链路层起作用。稍微简化了一点,但是可以将IP寻址视为支持软件实现,将MAC地址视为支持网络堆栈的硬件实现。MAC地址通常保持固定并跟随网络设备,但是IP地址随着网络设备从一个网络移动到另一个网络而改变。那么,这实际上如何运作?你的网络维护设备的IP地址与其MAC地址之间的映射。此映射称为ARP表。放在一起:地址解析协议ARP代表地址解析协议,它用于将网络层地址(IP地址)与数据链路层地址(MAC地址)相关联。

假设你有一些数据要发送。当数据到达网络层时,它将放入目标IP地址。所有这些信息(网络层数据报,也称为数据包)都向下传递到数据链路层,在其中获取并放置在数据链路帧中。根据IP地址和子网掩码,你的计算机应该能够确定目标IP是否在你的网络本地。如果IP是本地IP,则你的计算机将在其ARP表中查找该MAC地址,该表用于缓存对先前ARP请求的响应。

如果不存在,则你的计算机将广播ARP请求,以查找目标IP的MAC地址。由于此请求是广播的,因此网络上的所有计算机都将接收该请求并检查其内容。如果请求中的IP地址是他们自己的,则他们会回复。收到此信息后,你的计算机将更新其ARP表以包括新信息,然后将发送以目标主机MAC地址为目标的帧。

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