[网络基础]——IP、MAC、子网掩码

一、IP

IP 地址（Internet Protocol Address）是在网络中用于标识一个网络节点的互联网地址。

补充说明：通常情况下，在网络环境中，能够联网并参与网络通信和数据交换的设备可以被称为节点或网元。

特点：.在特定的网络范围内，每个设备的 IP 地址都是唯一的，不会有重复。

一个IP地址由32个bit(比特)/4个字节组成，一共32位二进制组成，分为4组，每组8位。以点分十进制表示，分为网络位和主机位。

1 Byte（字节）= 8 bit（比特）

1 KB（千字节）= 1024 Byte

1 MB（兆字节）= 1024 KB

1 GB（吉字节）= 1024 MB

1 TB（太字节）= 1024 GB

IPv4 是目前广泛使用的版本，它由32位的二进制数组成。IPv4 地址的总数约为43亿个，在全球互联网普及的情况下，地址资源逐渐变得紧张。为了适应网络的发展和需求的变化,解决地址短缺问题,IPv6 被提出并逐渐得到推广。

总之，IP 地址分版本是为了更好地满足网络发展的需求，IPv6 作为新一代的 IP 协议，解决了 IPv4 地址不足的问题，并提供了更多的功能和优势，以适应未来网络的不断发展和变化。

按照网段范围可分类如下：

根据使用范围又可以区分如下：

MAC地址是什么？

MAC 地址（Media Access Control Address），也称为物理地址或硬件地址，用来标识以太网上唯一的一个设备。

MAC 地址由 48 位二进制数字组成，通常表示为 12 个十六进制数，每两个十六进制数之间用冒号或连字符分隔，例如 00:1A:2B:3C:4D:5E （48位，前24厂商，后24网卡）

特点：

1.全球唯一性：每个网络设备的 MAC 地址在全球范围内都是唯一的，不会有两个设备拥有相同的 MAC 地址。

2.不可更改性：对于大多数设备，MAC 地址在硬件层面被固定，无法轻易修改（但在一些特殊情况下可以通过软件手段进行伪装或更改）。

子网掩码是什么？

子网掩码（Subnet Mask）是一个 32 位的二进制数字，用于区分IP地址的网络位与主机位两部分。

A、B、C三类私有IP地址的默认子网掩码

PS:IP地址一定与子网掩码成对出现

在网络基础中，IP 地址、MAC 地址和子网掩码之间有着密切的关系：

IP 地址与子网掩码

IP 地址用于在网络中标识设备的位置，而子网掩码与 IP 地址配合使用，以确定该 IP 地址所属的网络范围。

通过将 IP 地址和子网掩码进行逻辑与运算，可以得到网络地址。网络地址相同的设备处于同一网络中，可以直接相互通信；网络地址不同的设备通信则需要通过路由器进行转发。

例如，IP 地址为 192.168.1.100，子网掩码为 255.255.255.0，进行与运算后得到网络地址 192.168.1.0，那么处于 192.168.1.0 这个网络中的其他设备可以直接与该设备通信。

MAC 地址与 IP 地址

MAC 地址是设备在数据链路层的物理地址，用于在同一网络中的直接通信。

当数据在局域网内传输时，首先根据目标 IP 地址和子网掩码确定目标设备是否在同一网络。如果在同一网络，通过 ARP（Address Resolution Protocol，地址解析协议）协议将目标 IP 地址转换为对应的 MAC 地址，然后根据 MAC 地址将数据帧准确地发送到目标设备。

例如，计算机 A 要向计算机 B 发送数据，已知计算机 B 的 IP 地址，通过 ARP 协议获取计算机 B 的 MAC 地址，然后将数据封装成帧并基于 MAC 地址发送。

IP 地址、MAC 地址与子网掩码共同作用

在网络通信中，子网掩码用于划分网络，IP 地址用于在不同网络间的路由选择，MAC 地址用于同一网络内的直接数据传输。

比如，一个数据包从源设备发送到目标设备，首先根据源设备的 IP 地址和子网掩码确定目标设备是否在同一子网。如果不在，数据包通过路由器转发，路由器根据目标 IP 地址和自身的路由表选择路径。在每一跳的传输中，最终都要通过目标设备的 MAC 地址在本地网络中进行数据帧的传输。

总之，IP 地址、MAC 地址和子网掩码相互协作，共同实现网络中的数据准确、高效地传输和通信。