Mac地址

Mac:

每个网卡都有一个6字节(48bit)的Mac地址(Media Access Control Address)
全球唯一，固化在网卡的ROM中，由IEEE802标准规定
- 前3字节:OUI(Organizationally Unique Identifier)，组织唯一标识符，由IEEE的注册管理机构分配给厂商
- 后3字节:网络接口表示符，由厂商自行分配

Mac地址的表示格式

不同系统下Mac地址的格式:

Windows: 46-55-82-3A-8C-6D
Linux、Android、Mac、iOS: 46:55:82:3A:8C:6D
当Mac地址为FF-FF-FF-FF-FF-FF时代表是广播地址

Mac地址的获取

当不知道对方Mac地址的时候，可以通过发送ARP广播来获取对方的Mac地址
获取成功后，会缓存IP地址、MAC地址的映射信息，俗称：ARP缓存
通过ARP广播获取的MAC地址，属于动态（dynamic）缓存
- 存储时间比较短（默认是2分钟），过期了就自动删除

ARP & RARP

ARP(Adress Resolution Protocol)译为:地址解析协议,通过IP地址获取Mac地址

RARP(Reverse Adress Resolution Protocol)译为:逆地址解析协议

使用与ARP相同的报头结构
与ARP作用相反，用于将Mac地址转换为IP地址
之后被DHCP、BOOTP取代

ICMP

ICMP(Internet Control Message Protocol)，译为：互联网控制消息协议

IPv4中的ICMP被称作ICMPv4，IPv6中的ICMP则被称作ICMPv6
通常用于返回错误信息，例如TTL值过期、目标不可达
ICMP的错误消息总是包括了源数据并返回给发送者

IP地址

互联网上的每一个主机都有一个IP地址:

最初是IPv4版本，32bit（4字节），2019年11月25日，全球的IP地址已经用完
后面推出了IPv6版本，128bit（16字节）

IP地址的组成

IP地址的组成:

网络标识(网络ID)
主机标识(主机ID)
网络标识和主机标识通过子网掩码得知，IP地址&子网掩码 = 主机所在的网段

计算机互相通信之前首先会判断对方主机是否与自己在一个网段，如果在同一网段则不需要路由器转发，如果是不同网段则需要交由路由器进行转发。

IP地址的分类

IP地址根据第一个字节的值的不同范围分为5类:

A类地址
B类地址
C类地址
D类地址
E类地址

A类地址

A类网络默认子网掩码是255.0.0.0 网络ID:

由于A类地址第一位为0，对于第一部分取值来说，范围是1~126，因为0不能用而127作为保留网段(127.0.0.1是本地环回地址,代表本机)

主机ID:

第2、3、4部分取值均为:0~255
每个A类网络能容纳的最大主机数是: $256^3 - 2 = 16777214$

B类地址

B类地址默认子网掩码255.255.0.0

网络ID:

可以分配给主机的第1部分取值:128~~191,第2部分取值:0~~255

主机ID:

第3、4部分取值均为:0~255
每个B类网络能容纳的最大主机数是: $256^2 - 2 = 65534$

C类地址

C类地址默认子网掩码255.255.255.0

网络ID:

可以分配给主机的第1部分取值:192~~233,第2、3部分取值:0~~255

主机ID:

第4部分取值均为:0~255
每个B类网络能容纳的最大主机数是:254

D、E类地址

D类地址没有子网掩码，用于多播(组播)地址

E类地址保留为以后使用

IP地址总结

A类地址:默认子网掩码是255.0.0.0,第一个字节范围:1~126

8bit	24bit
网络ID 0 开头	主机 ID

B类地址:默认子网掩码是255.255.0.0,第一个字节范围:128~191

16bit	16bit
网络ID 10 开头	主机 ID

C类地址:默认子网掩码是255.255.255.0,第一个字节范围:192~233

24bit	8bit
网络ID 110 开头	主机 ID

D类地址:以1110开头，多播地址

E类地址:以1111开头，保留为今后使用

子网划分

如果需要让200台主机在同一个网段内，可以分配一个C类网段，比如192.168.1.0/24:

共254个可用IP地址：192.168.1.1~192.168.1.254
多出54个空余IP地址，此时使用率还算可以如果需要让500台主机在同一个网段内，那就分配一个B类网段，比如191.100.0.0/16
共65534个可用IP地址：191.100.0.1~191.100.255.254
多出65034个空闲的IP地址，这种情况属于极大的浪费资源所以避免浪费IP地址资源，可以进行合理的子网划分

子网划分定义:借用主机位作子网位，划分出多个子网

子网划分可分为:

等长子网划分:将一个网段等分成多个子网，每个子网的可用IP地址数量是一样的
变长子网划分:每个子网的可用IP地址数量可以是不一样的

子网划分器：www.ab126.com/web/3552.ht…

等长子网划分

C类子网划分

等分为2个子网

A子网:

子网掩码：255.255.255.128/25
主机可用IP地址：192.168.0.1~192.168.0.126

B子网:

子网掩码：255.255.255.128/25
主机可用IP地址：192.168.0.129~192.168.0.254

等分为4个子网

4个子网的子网掩码都是：255.255.255.192/26

A子网可用IP地址:192.168.0.1~192.168.0.62
B子网可用IP地址:192.168.0.65~192.168.0.126
C子网可用IP地址:192.168.0.129~192.168.0.190
D子网可用IP地址:192.168.0.193~192.168.0.254

B类子网划分

A类子网划分

变长子网划分

如果一个子网地址块的长度是原网段的 $(1/2)^n$ ，则:

子网的子网掩码，就是在原网段的子网掩码基础上增加n个1
不等长的子网，它们的子网掩码也不同

假设上图是对192.168.0.0/24进行变长子网划分:

C网段：子网掩码是255.255.255.128/25
B网段：子网掩码是255.255.255.192/26
A网段：子网掩码是255.255.255.224/27
D网段：子网掩码是255.255.255.252/30
E网段：子网掩码是255.255.255.252/30

超网

需求：原本有200台计算机使用192.168.0.0/24网段，现在希望增加200台设备到同一个网段,200台在192.168.0.0/24网段，200台在192.168.1.0/24网段，则合并192.168.0.0/24、192.168.1.0/24为一个网段：192.168.0.0/23（子网掩码往左移动1位）

超网：跟子网反过来，它是将多个连续的网段合并成一个更大的网段

合并4个网段

子网掩码向左移动2位，将192.168.0.0/24、192.168.1.0/24、192.168.2.0/24、192.168.3.0/24合并为192.168.0.0/22网段。

合并网段的规律

规律: 假设n是2的k次幂（k≥1）,子网掩码左移k位能够将能够合并n个网段,或者说如果第一个网段的网络号能被n整除，那么由它开始连续的n个网段，能通过左移k位子网掩码进行合并。比如:

第一个网段的网络号以二进制0结尾，那么由它开始连续的2个网段，能通过左移1位子网掩码进行合并
第一个网段的网络号以二进制00结尾，那么由它开始连续的4个网段，能通过左移2位子网掩码进行合并
第一个网段的网络号以二进制000结尾，那么由它开始连续的8个网段，能通过左移3位子网掩码进行合并

如下图所示，下面的2个网段不能通过子网掩码向左移动1位进行合并，这里类似于字节对齐那里提到的概念，可类比参考。

总结

判断一个网段是子网还是超网:

看看该网段的类型，是A类网络、B类网络、C类网络
默认情况下，A类子网掩码的位数是8，B类子网掩码的位数是16，C类子网掩码的位数是24
如果该网段的子网掩码位数比默认子网掩码多，就是子网
如果该网段的子网掩码位数比默认子网掩码少，则是超网

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