MAC地址

• 每一个网卡都有一个6字节 （48bit）的MAC地址（Media Access Control Address）
• 全球唯一，固化在了网卡的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：网络接口标识符
    • 由厂商自行分配

MAC地址的表示格式

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

• 当48位全为1时,代表广播地址

  • FF-FF-FF-FF-FF-FF

    MAC地址操作

• 查看MAC地址：ipconfig/all

• 修改MAC地址
  • 更改适配器选项 - 属性 - 配置 - 高级 - 网络地址
  • 填写的时候需要把减号去掉
• 有时可以通过修改MAC地址蹭网

MAC地址的获取

• 当不知道对方主机的MAC地址时，可以通过发送ARP广播获取对方的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

• 相关命令

  • arp -a [主机地址]：查询ARP缓存
  • arp -d [主机地址]：删除ARP缓存
  • arp -s 主机地址 MAC地址：增加一条缓存信息（这是静态缓存，存储时间较久，不同系统的存储时间不同）

    ARP

• ARP (Address Resolution Protocol) ：地址解析协议

  • 通过IP地址获取MAC地址

• RARP：逆地址解析协议

  • 使用与ARP相同的报头结构
  • 作用与ARP相反，用于将MAC地址转换为IP地址
  • 后来被BOOTP、DHCP所取代

    ICMP

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

  • 通常用于返回错误信息
    • 比如TTL值过期、目的不可达
  • ICMP的错误消息总是包括了源数据并返回给发送者

    IP地址

• Internet Protocol Address

• 最初是IPV4版本，32bit（4字节）

• 后来推出IPv6版本，128bit（16字节）

  IP地址的组成

• IP地址由2部分组成：网络标识（网络ID）、主机标识（主机ID）

  • 通过子网掩码（subnet mask）可以得知网络ID、主机ID
• 主机所在的网段 = 子网掩码 & IP地址

• 计算机和其他计算机通信前，会先判断目标主机和自己是否在同一网段

  • 同一网段：不需要由路由器转发
  • 不同网段：交由路由器转发

    IP地址的分类

• A类地址：默认子网掩码是255.0.0.0

• B类地址：默认子网掩码是255.255.0.0

• C类地址：默认子网掩码是255.255.255.0

• D类地址：以1110开头，作为多播地址
• E类地址：以1111开头，保留为今后使用

• 只有A\B\C类地址才能分配给主机

  • 主机ID为0，表示主机所在的网段
  • 主机ID为1，表示主机所在的网段的全部主机（广播）
    • 可以尝试用ping给某个网段的全部主机发送数据

      A类地址

      

• 网络ID

  • 0不能用，127作为保留网段。其中127.0.0.1是本地环回地址（Loopback），代表本机地址
  • 可以分配给主机的
    • 第一部分的取值范围是：1~126

• 主机ID

  • 第2、3、4部分的取值范围是：0~255
  • 每个A类网络能容纳的最大主机数是：256256256 - 2 = 2的24次方 - 2 = 16777214

    B类地址

    

• 网络ID

  • 可以分配给主机的
    • 第1部分的取值范围是:128～191
    • 第2部分的取值范围是:0～255

• 主机ID

  • 第3、4部分的取值范围是:0~255
  • 每个B类网络能容纳的最大主机数是:256*256-2=2的16次方-2=65534

    C类地址

    

• 网络ID

  • 可以分配给主机的
    • 第1部分的取值范围是:192~223
    • 第2、3部分的取值范围是:0～255

• 主机ID

  • 第4部分的取值范围是:0~255
  • 每个C类网络能容纳的最大主机数是:256-2=254

    D类地址、E类地址

• D类地址:没有子网掩码,用于多播(组播)地址

  • 第1部分取值范围是:224～239

• E类地址:保留为今后使用
  • 第1部分取值范围是:240~255

子网掩码的CIDR表示方法

• CIDR（Classless Inter-Domain Routing）:无类别域间路由

• 子网掩码的CIDR表示方法

  • 192.168.1.100/24，代表子网掩码有24个1，也就是255.255.255.0
  • 123.210.100.200/16，代表子网掩码有16个1，也就是255.255.0.0

    为什么要进行子网划分？

• 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个空闲的IP地址，这种情况并不算浪费资源
• 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，这种情况属于极大的浪费资源

• 如何尽量避免浪费IP地址资源？

  • 合理进行子网划分

    子网划分

• 子网划分: 借用主机位作子网位，划分出多个子网

• 可用分为：
  • 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

• 子网划分的步骤

  • 确定子网的子网掩码长度
  • 确定子网中第1个、最后1个主机可用的ip地址

    等长子网划分 - 等分成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

等长子网划分 - 等分成4个子网

• 4个子网的子网掩码都是;255.255.255.192/26
• A子网的主机可用IP地址
  • 192.168.0.1 ~ 192.168.0.62
• B子网的主机可用IP地址
  • 192.168.0.65 ~ 192.168.0.126
• C子网的主机可用IP地址
  • 192.168.0.129 ~ 192.168.0.190
• D子网的主机可用IP地址
  • 192.168.0.193 ~ 192.168.0.254

等长子网划分 - 等分成4个子网的广播地址

等长子网划分 - 等分成8个子网

• 4个子网的子网掩码都是:255.255.255.224/27
• A子网: 192.168.0.1~192.168.0.30
• B子网:192.168.0.33~192.168.0.62
• C子网:192.168.0.65～192.168.0.94
• D子网:192.168.0.97～192.168.0.126
• E子网:192.168.0.129~192.168.0.158
• F子网:192.168.0.161～192.168.0.190
• G子网:192.168.0.193～192.168.0.222

• H子网:192.168.0.225~192.168.0.254

  等长子网划分 - B类子网划分

  

  等长子网划分 - 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，那么

  • 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

• 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

• 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台设置到同一个网段
  • 200台在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）

合并四个网段

• 子网掩码向左移动2位，可以合并4个网段

• 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

  思考：

• 下面的2个网段，能通过子网掩码向左移动1位进行合并么？

• 不可以

合并网段的规律

• 假设n是2的k次幂（k≥1）
  • 子网掩码左移k位能够合并n个网段

• 假设n是2的k次幂(k≥1)
  • 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

    判断一个网段是子网还是超网

• 首先

  • 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
• 然后
  • 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
• 比如
  • 25.100.0.0/16是一个A类子网
  • 200.100.0.0/16是一个C类超网