一、Mac地址

• 1. 每一個(gè)網(wǎng)卡都會(huì)有一個(gè)6字節(jié)的Mac地址（Media Access Control Address），每一個(gè)Mac地址都是全球唯一的，固化在了網(wǎng)卡的ROM中，遵守IEEE802標(biāo)準(zhǔn)

• 2. Mac地址前三個(gè)字節(jié)是組織唯一標(biāo)識(shí)符，是IEEE管理機(jī)構(gòu)分配給廠商的；后三個(gè)字節(jié)是網(wǎng)絡(luò)接口標(biāo)識(shí)符，是廠商自行分配的，如下所示

     
     
     Mac地址的組成.png
• 3. Mac地址在不同操作系統(tǒng)下的，格式不同，如下所示，當(dāng)6個(gè)字節(jié)48位全是1時(shí)，代表廣播地址，即FF-FF-FF-FF-FF-FF

Windows : 40-55-82-0A-8C-6D
Linux、Android、Mac、iOS: 40:55:82:0A:8C:6D
Packet Tracer: 4055.820A.8C6D
廣播地址：FF-FF-FF-FF-FF-FF

• 4. 查詢本機(jī)Mac地址的方法，如下所示：

Windows下輸入命令：ipconfig -all
Mac下輸入命令：ifconfig

• 5. 我們知道計(jì)算機(jī)想要通訊，不但要知道對(duì)方的IP地址，還要知道對(duì)方的Mac地址，IP地址一般對(duì)方會(huì)提供，Mac地址一般是通過發(fā)送ARP廣播來獲取的，ARP廣播獲取成功后會(huì)緩存IP地址、Mac地址的映射信息，俗稱ARP緩存，通過ARP廣播獲取的Mac地址，屬于動(dòng)態(tài)緩存，相關(guān)命令如下所示，（ARP是地址解析協(xié)議，可以通過IP獲取Mac地址）

arp -a [主機(jī)地址]  ： 查詢ARP緩存
arp -d [主機(jī)地址]  ： 刪除ARP緩存
arp -s [主機(jī)地址] [Mac地址]  ： 增加一條靜態(tài)緩存，這是靜態(tài)緩存，存儲(chǔ)時(shí)間比較久

二、IP地址

• 1. IP地址全稱是Internet Protocol Address，互聯(lián)網(wǎng)上每一個(gè)主機(jī)都有一個(gè)IP地址，最初是IPv4，占用4個(gè)字節(jié)，32位，已于2019年用完，后來發(fā)展為IPv6，占用16個(gè)字節(jié)，我們先研究IPv4，其組成如下所示：
     
     IPv4的4個(gè)字節(jié)32位.png
• 2. IP地址由兩部分組成：網(wǎng)絡(luò)ID + 主機(jī)ID，我們可以通過子網(wǎng)掩碼得知一個(gè)IP地址的網(wǎng)絡(luò)ID和主機(jī)ID是什么，子網(wǎng)掩碼其實(shí)就是說明IP地址中的哪部分是網(wǎng)絡(luò)ID，哪部分是主機(jī)ID的，例如：IP地址是192.168.10.12/24，后面的/24就是子網(wǎng)掩碼，說明IP地址的前24位是網(wǎng)絡(luò)ID，剩下的就是主機(jī)ID，如下所示：

IP地址是：192.168.10.12/24
子網(wǎng)掩碼是：/24
網(wǎng)絡(luò)ID是前24位，也就是：192.168.10.0 （后面位數(shù)全部用0補(bǔ)齊）
主機(jī)ID是最后8位，也就是12，最后8位代表了一個(gè)范圍：0~255，也就是說這個(gè)網(wǎng)段中，最多可以共存254個(gè)IP地址，也就是最多共存255個(gè)主機(jī)

• 3. 我們常說的網(wǎng)段，其實(shí)就是某一段IP地址的范圍，所謂的同一個(gè)網(wǎng)段，就是用IP地址與子網(wǎng)掩碼做了一個(gè)按位與&運(yùn)算后得出一個(gè)值，兩個(gè)IP地址的的得出來的值相同，就認(rèn)為這兩個(gè)IP地址是在同一個(gè)網(wǎng)段里；這里計(jì)算有個(gè)小技巧：任何值與 1 按位與就是這個(gè)值本身，任何值與 0 按位與都是0，如下所示：

IP地址是：192.168.10.12/24
網(wǎng)段就是：192.168.10.12 & 255.255.255.0 = 192.168.10.0
計(jì)算過程如下，任何值與1`按位與`就是這個(gè)值本身，任何值與0`按位與`都是0
   1100 0000 1010 1000 0000 1010 0000 1100 
&  1111 1111 1111 1111 1111 1111 0000 0000
=  1100 0000 1010 1000 0000 1010 0000 0000 
轉(zhuǎn)成十進(jìn)制就是：192.168.10.0

• 4.計(jì)算機(jī)和其他設(shè)備通訊前，會(huì)先判斷目標(biāo)主機(jī)和自己是否在同一個(gè)網(wǎng)段中：
  • 如果在同一個(gè)網(wǎng)段中，則不需要路由器轉(zhuǎn)發(fā)
  • 如果不是同一個(gè)網(wǎng)段，就需要路由器進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)

三、IP地址的分類

• 1. IP地址按照網(wǎng)絡(luò)ID和主機(jī)ID所占的位數(shù)不同進(jìn)行分類，一般可分為：A類、B類、C類、D類、E類，其中D類以1110開頭，為多播地址；E類1111開頭，保留為今后使用；只有A、B、C類地址才能分配給主機(jī)，如下所示：

A類、B類、C類IP地址.png

• 2. 主機(jī)ID全是0，代表主機(jī)所在的網(wǎng)段；主機(jī)ID全是1，代表主機(jī)所在網(wǎng)段的全部主機(jī)，也就會(huì)廣播
• 3. A類地址，前8位為網(wǎng)絡(luò)ID，后24位為主機(jī)ID，如下圖所示，但是由于D類和E類所占的保留位不能用，所以A類地址的網(wǎng)絡(luò)ID的第一位必須為0，而且127是保留字段也不能用，所以A類地址的網(wǎng)絡(luò)ID的取值范圍是 1 ~ 126；
  • A類地址的主機(jī)ID的取值范圍都是 0 ~ 255，所以A類IP地址的最大主機(jī)是：256 * 256 * 256 - 2 = 16777214，也就是每個(gè)A類網(wǎng)絡(luò)最多可以容納16777214個(gè)IP

A類地址.png

• 4. B類地址，前16位為網(wǎng)絡(luò)ID，后16位為主機(jī)ID，如下圖所示，網(wǎng)絡(luò)ID中，第1部分取值范圍是128 ~ 191，第2部分取值范圍是0 ~ 255；主機(jī)ID中，第3、第4部分取值范圍都是是0 ~ 255，也就是說每個(gè)B類網(wǎng)絡(luò)最多能容納的主機(jī)數(shù)是256 * 256 - 2 = 65534

B類地址

• 5. C類地址，前24位為網(wǎng)絡(luò)ID，后8位為主機(jī)ID，如下圖所示，網(wǎng)絡(luò)ID中，第1部分取值范圍是192 ~ 223，第2、第3部分取值范圍是0 ~ 255；主機(jī)ID中，第4部分取值范圍都是是0 ~ 255，也就是說每個(gè)C類網(wǎng)絡(luò)最多能容納的主機(jī)數(shù)是256 - 2 = 254

C類地址.png

• 6. D類地址，以1110開頭，沒有子網(wǎng)掩碼，用于多播地址，如下圖所示，第1部分取值范圍是224 ~ 239

D類地址

• 7. E類地址，以1111開頭，沒有子網(wǎng)掩碼，保留為今后使用，如下圖所示，第1部分取值范圍是240 ~ 255

E類地址

四、子網(wǎng)劃分

• 1. 子網(wǎng)掩碼我們經(jīng)常用CIDR來表示，CIDR全稱是無類別域間路由，其實(shí)很簡單，就是IP地址后面跟/數(shù)字，如下所示，/后面的數(shù)字代表子網(wǎng)掩碼的位數(shù)，也就是網(wǎng)絡(luò)ID所占的位數(shù)，例如：/24就代表IP地址的前24位是網(wǎng)絡(luò)ID，因?yàn)镮P地址一共32位，所以后面8位就是網(wǎng)絡(luò)ID

192.168.1.100/24，代表子網(wǎng)掩碼有24個(gè)1，也就是255.255.255.0
192.168.1.100/16，代表子網(wǎng)掩碼有16個(gè)1，也就是255.255.0.0
192.168.1.100/8， 代表子網(wǎng)掩碼有8個(gè)1， 也就是255.0.0.0

• 2. 為什么要進(jìn)行子網(wǎng)劃分？當(dāng)我們需要讓500臺(tái)主機(jī)在同一個(gè)網(wǎng)段內(nèi)時(shí)，因?yàn)镃類網(wǎng)段最多有254個(gè)主機(jī)數(shù)，不夠用，所以就需要分配一個(gè)B類網(wǎng)段，而B類網(wǎng)段的主機(jī)數(shù)是65534個(gè)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了500個(gè)，多了65034個(gè)空閑的IP地址，極大的浪費(fèi)了資源，所以這個(gè)時(shí)候，我們就需要進(jìn)行合理的子網(wǎng)劃分
• 3. 子網(wǎng)劃分就是：借用主機(jī)位作為子網(wǎng)位，劃分出多個(gè)子網(wǎng)，還是上面這個(gè)例子，我們繼續(xù)用B類地址，但是讓前31位作為網(wǎng)絡(luò)ID，后9位作為主機(jī)ID，這樣主機(jī)數(shù)就剩下510個(gè)了，剛好滿足我們的需求，也不會(huì)浪費(fèi)IP地址了
• 4. 其實(shí)子網(wǎng)就是把子網(wǎng)掩碼往右移動(dòng)，使主機(jī)ID的一部分變成了網(wǎng)絡(luò)ID，每往右挪動(dòng)一位，就會(huì)使主機(jī)ID的數(shù)量縮小二分之一；
  • 與此對(duì)應(yīng)的還有超網(wǎng)，超網(wǎng)就是把主機(jī)ID的位數(shù)往左移動(dòng)，使網(wǎng)絡(luò)ID的一部分變成了主機(jī)ID，每往左挪動(dòng)一位，就會(huì)使主機(jī)ID的數(shù)量變大2倍；
• 5. 如何判斷一個(gè)網(wǎng)段是子網(wǎng)還是超網(wǎng)？

  • (1). 首先看網(wǎng)段類型是A類、B類還是C類，主要通過IP取值范圍來區(qū)分，默認(rèn)情況下，A類的子網(wǎng)掩碼是8位，B類是16位，C類是24位；

  • (2). 然后如果該網(wǎng)段的子網(wǎng)掩碼比默認(rèn)子網(wǎng)掩碼多，就是子網(wǎng)；如果比默認(rèn)子網(wǎng)掩碼少，就是超網(wǎng)；

  • (3). 比如：25.100.0.0/16是一個(gè)A類網(wǎng)段的子網(wǎng)；200.100.0.0/16就是C類網(wǎng)段的超網(wǎng)