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1 IP/MAC地址

IP地址:

IP地址是互联网为连入互联网内的每台终端设备分配的一个独一无二的标识,是由 ISP(指提供 Internet 服务的公司,比如电信、网通、移动等)负责分配的。通常情况下,计算机每次连接网络使用的 IP 地址都是不固定的,换句话说,ISP 会动态分配一个 IP 地址给它。一台计算机可以拥有一个独立的 IP 地址,一个局域网也可以拥有一个独立的 IP 地址(对外就好像只有一台计算机)。对于目前广泛使用 IPv4 地址,它的资源是非常有限的,一台计算机一个 IP 地址是不现实的,往往一个局域网才拥有一个 IP 地址。

通过IP地址,我们可以在互联网中准确找到目标终端设备,并与其建立通信。只有联网的终端设备才有IP地址,不联网的终端设备是没有IP地址的。且这里所说的IP地址特指公网IP,而非私网IP。

MAC地址:

MAC地址又名物理地址、硬件地址、以太网地址,是每个网卡出厂时其厂家赋予其的一个全球独一无二的序列号。所以说,MAC地址并不是对终端设备而言的,而是针对网卡的,终端设备上有几个网卡,就有几个MAC地址。因此,在描述MAC地址时,应该说一个网卡的MAC地址是多少。一台终端设备上可能有网卡也可能没有网卡,可能有一个网卡也可能有多个网卡。以笔记本电脑为例,其联网方式有有线和无线两种,网卡也就有有线网卡和无线网卡两个,所以笔记本一般存在两个MAC地址。

通常情况下,一个局域网才能拥有一个独立的 IP 地址,换句话说,通过 IP 地址只能定位到一个局域网,无法定位到局域网内部的某个具体设备。因此,在局域网内部,是通过MAC地址来寻找数据要发送的具体设备。

局域网中的交换机会记录每台计算机的 MAC 地址。当一台计算机通过网络向另一台处于其他局域网的计算机发送数据时,数据包中除了会附带对方的局域网 IP 地址,还会附带对方的 MAC 地址。数据包首先通过路由器进行目标 IP 寻址,到达目标设备的局域网,然后目标设备局域网的交换机会根据数据包中的 MAC 地址找到对应的计算机,然后把数据包发给它,这样就完成了数据的传递。

总结:

  • 在各个局域网网络之间通信需要用到IP地址(通过路由器来寻址,找到目标局域网)
  • 在局域网内各个设备之间通信需要用到MAC地址(通过交换机来寻址,找到目标设备)

IP 地址解决的是数据在外网(因特网、互联网)的传输问题,MAC 地址解决的是数据在内网(局域网)中的传输问题。对于一台计算机来说,MAC 地址是必须有的,IP 地址可有可无。如果两台通信的计算机处于同一个局域网,那么理论上只凭借 MAC 地址就可以找到对方;如果两台计算机跨网传输数据,那么 IP 地址和 MAC 地址缺一不可。

IP地址与MAC地址一一对应,只不过IP地址可能是动态的,即IP地址是可以变化的,其是一个逻辑地址,由网络服务商提供,而每一张网卡上的MAC地址是全球唯一的,其是一个物理地址,在网卡出厂时就写入了eeprom。通过ARP协议,利用IP地址,可以找到子网中其他计算机的 MAC 地址。

2 公网/私网IP

  • 公网:又名广域网、外网,指的就是我们平时说的互联网。
  • 私网:又名子网、内网、局域网,指的是路由器或交换机下创建的局部互联网络。

网络的功能说的简单些就是使多台计算机实现互联,可以互相传输数据。广域网实现广域的互联,局域网实现局域的互联。像我们平时上网看新闻、看电影,上的都是互联网,也可以说是公网。而路由器或交换机为一个家庭、一个小区、一个企业创建的内部互联网络就是局域网。公网IP是在公网中使用的IP地址,私网IP是在局域网中使用的IP地址。私网IP只会出现在私网内,公网IP只会出现在公网内。

公网IP是互联网中一个可直接访问其他公网IP,也可被其他公网IP直接访问的一个独立身份。而私网IP处于局域网下,它想要访问互联网是需要先转换成公网IP的,这个公网IP就是局域网的网关IP。对公网上的其他终端设备来说,无论是网关下的哪个设备访问它,它获取到的对方IP都是一样的,都是局域网的公网网关IP。它最多只能找到局域网的网关一层,至于网关下的多个设备,它是没办法区分的。

举个例子,局域网内有甲、乙、丙、丁四个设备,IP(私网IP)分别是192.168.0.10、192.168.0.11、192.168.0.12、192.168.0.13。局域网由路由器产生,路由器即为网关,路由器IP(私网)是192.168.0.1。因为路由器既处于公网内,又处于私网内,所以路由器还有一个公网IP,假设为136.67.0.1。无论是甲乙丙丁哪台设备访问互联网,其最终转化为的公网IP都是136.67.0.1。故私网IP可以直接访问公网中的其他IP,但却不能被公网中的其他IP直接访问。

动态/静态IP:静态IP就是静止不变的IP,动态IP就是动态变化的IP。公网IP和私网IP都有动态和静态之分。一般家庭宽带基本都是动态IP,专线宽带才会是静态IP。

3 猫与路由

我们访问互联网的实质是与远程的其他计算机进行数据交互,而将互联网说的简单直白点就是很多很多个电脑通过线缆彼此相连。因此我们访问互联网的过程就是通过线缆互相传输数据的过程。

从图中可以看到,线缆和我们平时说的网线是处于网络传输中的不同阶段的,线缆是从互联网到用户住所这一段,而网线和无线WiFi都是在线缆入户并经过一定处理后,连接终端上网设备用的。还要强调一点,线缆和网线不是一种东西,其物理构造不同。

在电子电路或网络通信中,信号一般分为数字信号和模拟信号两类。计算机只能识别数字信号,但是数字信号无法通过线缆远距离传输,而模拟信号可以。因此,网络数据的传输如下图所示:

猫的作用就是将数字信号转化为模拟信号,或是将模拟信号转化为数字信号。

猫的真名叫调制解调器,其有两方面作用:一是调制信号,二是解调信号。调制即将数字信号转换为模拟信号,解调即将模拟信号转换为数字信号。就一条完整的网络传输线路来讲,一定存在两个调制解调器,发送端和接收端各一个。发送数据的时候调制解调器起调制的作用,将数字信号转换为模拟信号,然后通过线缆传输出去。接收数据的时候调制解调器起解调的作用,将模拟信号转换为数字信号,然后发送给计算机,计算机就可以正常识别。

目前调制解调器主要分两种,一种是普通调制解调器,另一种是光调制解调器。前者用于普通宽带上网,后者用于光纤上网。普通调制解调器是将数字信号转换为模拟信号,或是将模拟信号转换为数字信号。而光调制解调器是将光信号转换为数字信号,或是将数字信号转换为光信号,故二者是不能替换使用的。

路由器一般作为猫的下一级设备使用,它是不能直接与入户线缆相接的。路由器的主要功能是IP分发和组建无线局域网,以使更多的终端设备以无线连接的方式访问互联网。

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