网络基础知识：IP和MAC地址如何工作

IP地址和MAC地址都可以识别网络上的设备，但它们的工作方式略有不同。MAC地址被硬编码到设备中，而IP地址是虚拟地址。

假设想要访问一个网站，这其实很容易。只要输入URL，然后就可以浏览了。这是一个简单的过程，我们大多数人每天都会执行多次。但大多数人并没有意识到，在后台发生了很多事情才能让我们顺畅的访问。例如，MAC地址、IP地址和子网掩码负责确保浏览正确的位置。它是如何工作的？这些不同的地址意味着什么？让我们来探讨一下这一切是如何运作的。

什么是MAC地址？

MAC地址是设备的“物理”地址。它是由制造商硬编码到网卡上的。由12位十六进制数表示，全世界的每个设备都有一个唯一的MAC地址。虽然大多数人不记得或不关心MAC地址，但它们在后台工作，以识别在网络上的设备。

什么是IP地址？

IP地址是一个虚拟地址，它会根据设备连接的网络甚至在重新启动计算机时发生变化。几年前，计算机上保留相同的IP地址，但现在IP地址通常是动态分配的。有些网站始终具有相同的IP地址，称为静态IP地址。

我们可以将其视为居住地用于接收邮件的街道地址，但IP地址可能会随着时间的推移而发生变化。

什么是子网掩码？

子网掩码的工作原理类似于过滤器，可帮助确定IP地址的哪一部分标识网络以及标识该网络上的设备。每个IPv4地址都有一个网络部分和一个主机部分。这些部分由分配给地址的子网掩码定义。

常见子网掩码255.255.255.0告诉我们地址的前三个八位字节表示网络部分，最后一个八位字节表示地址的主机部分。地址为192.158.3.4，掩码为255.25.255.0，192.168.3.0是网络，最后一个八位字节0.4是该网络上的主机。

MAC地址、IP地址和子网掩码如何协同工作

假设有一个带路由器的房子。路由器把你所有的设备都连接到互联网上。我们将拥有一个以192.168.1开头的子网。它是大多数住宅路由器上的默认子网。因此，每个设备都有一个IP地址以这三个八位字节开始以唯一的数字结束。

以下是子网上的设备示例：

● 计算机1：192.168.1.5

● 计算机2：192.168.1.6

● Xbox：192.168.1.7

● iPhone：192.168.1.8

请注意，网络上的每个设备都以192.168.1开头，然后路由器在末尾为每个设备分配一个唯一的编号。

当我们告诉计算机与另一台设备通信时，计算机会显示“嗨，路由器。我是192.168.1.5，我正在尝试联系192.168.1.6。它位于此网络上。”

路由器将有一个称为ARP缓存的内部表。该表保存IP地址到物理MAC地址的映射。如果尝试通话的IP地址在表中列出，路由器会立即将流量转发到目的地。

如果路由器不知道MAC地址，它会询问网络上的所有设备。这称为广播ARP消息。

路由器说：“你好，网络。192.168.1.6是谁？”

第二台计算机说：“哦，那就是我，这是我的MAC地址。”

交换完成后，路由器会将新的IP与MAC地址关系存储在其ARP缓存中，以供稍后使用。

这就是局域网(LAN)使用IP和MAC地址的方式，了解这些简单的机制至关重要，即使正在设置家庭网络。值得注意的是，为企业或大型组织设置网络可能会变得更加复杂。

总结

了解MAC地址、IP地址和子网如何协同工作是理解网络工作原理的基础。虽然大多数住宅客户可能只需要了解基础知识，但如果正在寻找IT职业，则需要更深入地了解。

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