IP地址和MAC地址及ARP寻址

IP协议

作用：地址管理+路由选择
格式：IPv4是32位的，IPv6是128位的

IPv4的数量大约有42亿个，对于目前世界上的主机来说是不够用的，所以引进了IPv6，但因为目前IPv4还在广泛应用，并且还有别的方式来解决IP不够的问题，所以IPv6并没有普及。

NAT和NAPT

NAT技术当前解决IP地址不够用的主要手段，是路由器的一个重要功能；

• NAT能够将私有IP对外通信时转为全局IP。也就是就是一种将私有IP和全局IP相互转化的技
  术方法:
• 很多学校，家庭，公司内部采用每个终端设置私有IP，而在路由器或必要的服务器上设置全
  局IP；
• 全局IP要求唯一，但是私有IP不需要；在不同的局域网中出现相同的私有IP是完全不影响
  的；

NAT IP转换过程
NAPT
那么问题来了，如果局域网内，有多个主机都访问同一个外网服务器，那么对于服务器返回的数据中，目的IP都是相同的。那么NAT路由器如何判定将这个数据包转发给哪个局域网的主机？
这时候NAPT来解决这个问题了。使用IP+port来建立这个关联关系

NAPT

这里的P指的就是端口的意思。

MAC地址

作用：用于标识网络设备的硬件物理地址。

• MAC地址用来识别数据链路层中相连的节点；
• 长度为48位，6个字节。一般用16进制数字加上冒号的形式来表示（例如：08:00:27:03:fb:19）
• 在网卡出厂时就确定了，不能修改。

总结IP地址和MAC地址
IP地址描述的是路途总体的起点和终点；是给人使用的网络逻辑地址。
MAC地址描述的是路途上的每一个区间的起点和终点，即每一跳的起点和终点；是给网络硬件设
备使用的网络物理地址。

ARP寻址

首先，ARP是一个介于数据链路层和网络层之间的协议；ARP协议建立了IP地址与MAC地址的映射关
系。

在数据链路层，寻找下一跳设备MAC地址的过程，称为ARP寻址：
（1）主机和路由器中都保存了一张ARP缓存表：通过IP地址可以找到对应的MAC地址。
（2）根据下一跳设备的IP地址，在ARP缓存表中能找到对应的MAC地址，则可以设置目的MAC并发送
数据报。
（3）如果找不到，则发送ARP广播数据报：目的MAC为广播地址，询问下一跳设备的MAC地址。