MAC地址、IP地址、端口

1.MAC 地址

        网卡是一块被设计用来允许计算机在计算机网络上进行通讯的计算机硬件，又称为网络适配器或网 络接口卡NIC 。其拥有 MAC 地址，属于 OSI 模型的第 2 层，它使得用户可以通过电缆或无线相互连接。每一个网卡都有一个被称为 MAC 地址的独一无二的 48 位串行号。网卡的主要功能： 1.数据的封装与解封装、2.链路管理、3. 数据编码与译码。

1. 数据的封装与解封装：

   • 封装： 在发送数据时，网卡负责将上层应用程序传输的数据封装成网络包（数据帧）。这个过程包括将数据添加到数据包的头部和尾部，以创建一个可以在网络上传输的数据单元。
   • 解封装： 在接收数据时，网卡负责从网络包中提取出有效数据，去除头部和尾部的额外信息，将数据传递给上层的网络协议栈供应用程序使用。

2. 链路管理：

   • 网卡负责管理与物理网络链路的连接。这包括检测网络链路的状态，处理链路的连接和断开，以及在链路发生错误或变化时采取适当的措施。

3. 数据编码与译码：

   • 数据编码： 在发送数据时，网卡将数字信号转换为适合在物理媒体上传输的信号，这通常涉及将数字数据转换为模拟信号。
   • 数据译码： 在接收数据时，网卡负责将模拟信号转换回数字数据，以便上层协议栈能够正确解释和处理数据。

4. MAC地址：

   • 每个网卡都有一个唯一的MAC地址（Media Access Control地址），是一个由48位二进制数字组成的独一无二的标识符。MAC地址用于在局域网中标识网络中的每个设备，确保数据被正确发送到目标设备。

5. OSI模型的第2层：

   • 网卡位于OSI模型的第2层，即数据链路层。数据链路层负责在物理网络和网络层之间提供数据传输服务，通过处理帧的传输和错误检测，使不同设备能够共享同一物理链路。

        MAC 地址（ Media Access Control Address ），直译为媒体存取控制位址， 也称为局域网地址、以太网地址、物理地址或硬件地址 ，它是一个用来确认网络设备位置的位址，由网络设备制造商生产时烧录在网卡中。在 OSI 模型中，第三层网络层负责 IP 地址，第二层数据链路层则负责 MAC位址 。MAC 地址用于在网络中唯一标识一个网卡，一台设备若有一或多个网卡，则每个网卡都需要并会有一个唯一的 MAC 地址。 MAC 地址的长度为 48 位（ 6 个字节），通常表示为 12 个 16 进制数，如： 00-16-EA-AE-3C-40 就是一个MAC 地址，其中前 3 个字节， 16 进制数 00-16-EA 代表网络硬件制造商的编号，它由IEEE（电气与电子工程师协会）分配，而后 3 个字节， 16 进制数 AE-3C-40 代表该制造商所制造的

        某个网络产品（如网卡）的系列号。只要不更改自己的 MAC 地址， MAC 地址在世界是唯一的。形象地说，MAC 地址就如同身份证上的身份证号码，具有唯一性。、

2. IP地址

        IP 协议是为计算机网络相互连接进行通信而设计的协议。在因特网中，它是能使连接到网上的所有计算机网络实现相互通信的一套规则，规定了计算机在因特网上进行通信时应当遵守的规则。任何厂家生产的计算机系统，只要遵守 IP 协议就可以与因特网互连互通。各个厂家生产的网络系统和设备，如以太网、分组交换网等，它们相互之间不能互通，不能互通的主要原因是因为它们所传送数据的基本单元（技术上称之为“ 帧” ）的格式不同。 IP 协议实际上是一套由软件程序组成的协议软件，它把各种不同“帧”统一转换成“IP 数据报”格式 ，这种转换是因特网的一个最重要的特点，使所有各种计算机都能在因特网上实现互通，即具有“ 开放性 ” 的特点。正是因为有了 IP 协议，因特网才得以迅速发展成为世界上最大的、开放的计算机通信网络。因此，IP 协议也可以叫做 “ 因特网协议” 。

        IP 地址（ Internet Protocol Address ）是指互联网协议地址，又译为网际协议地址。 IP 地址是 IP 协议提供的一种统一的地址格式，它为互联网上的每一个网络和每一台主机分配一个逻辑地址，以此来屏蔽物理地址的差异。 IP 地址是一个 32 位的二进制数，通常被分割为 4 个 “ 8 位二进制数 ” （也就是 4 个字节）。 IP 地址通常用“ 点分十进制 ” 表示成（ a.b.c.d ）的形式，其中， a,b,c,d 都是 0~255 之间的十进制整数。 例：点分十进IP 地址（ 100.4.5.6 ），实际上是 32 位二进制数

（ 01100100.00000100.00000101.00000110 ）。

3.子网掩码

        子网掩码（subnet mask ）又叫网络掩码、地址掩码、子网络遮罩，它是一种用来指明一个 IP 地 址的哪些位标识的是主机所在的子网，以及哪些位标识的是主机的位掩码。子网掩码不能单独存 在，它必须结合 IP 地址一起使用。 子网掩码只有一个作用，就是将某个 IP 地址划分成网络地址和主机地址两部分。

        子网掩码是在 IPv4 地址资源紧缺的背景下为了解决 lP 地址分配而产生的虚拟 lP 技术，通过子网掩码将 A、 B 、 C 三类地址划分为若干子网，从而显著提高了 IP 地址的分配效率，有效解决了 IP 地址资源紧张的局面。另一方面，在企业内网中为了更好地管理网络，网管人员也利用子网掩码的作用，人为地将一个较大的企业内部网络划分为更多个小规模的子网，再利用三层交换机的路由功能实现子网互联，从而 有效解决了网络广播风暴和网络病毒等诸多网络管理方面的问题。在大多数的网络教科书中，一般都将子网掩码的作用描述为过逻辑运算，将 IP 地址划分为网络标识 Net.ID) 和主机标识 (Host.ID) ，只有网络标识相同的台主机在无路由的情况下才能相互通信。

        根据 RFC950 定义，子网掩码是一个 32 位的 2 进制数， 其对应网络地址的所有位都置为 1 ，对应于主机地址的所有位置都为 0 。子网掩码告知路由器，地址的哪一部分是网络地址，哪一部分是主机地址，使路由器正确判断任意 IP 地址是否是本网段的，从而正确地进行路由。网络上，数据从一个地方传到另外一个地方，是依靠 IP 寻址。从逻辑上来讲，是两步的。第一步，从 IP 中找到所属的网络，好比是去

找这个人是哪个小区的；第二步，再从 IP 中找到主机在这个网络中的位置，好比是在小区里面找到这个人。

        子网掩码的设定必须遵循一定的规则。与二进制 IP 地址相同，子网掩码由 1 和 0 组成，且 1 和 0 分别 连续。子网掩码的长度也是 32 位，左边是网络位，用二进制数字 “1” 表示， 1 的数目等于网络位的长度；右边是主机位，用二进制数字 “0” 表示， 0 的数目等于主机位的长度。这样做的目的是为了让掩码 与 IP 地址做按位与运算时用 0 遮住原主机数，而不改变原网络段数字，而且很容易通过 0 的位数确定子网的主机数（ 2 的主机位数次方 - 2 ，因为主机号全为 1 时表示该网络广播地址，全为 0 时表示该网络的网络号，这是两个特殊地址）。通过子网掩码，才能表明一台主机所在的子网与其他子网的关系，使网络正常工作。

4.端口

        “端口 ” 是英文 port 的意译，可以认为是设备与外界通讯交流的出口。端口可分为虚拟端口和物理 端口，其中虚拟端口指计算机内部或交换机路由器内的端口，不可见，是 特指TCP/IP协议中的端 口，是逻辑意义上的端口 。例如计算机中的 80 端口、 21 端口、 23 端口等。物理端口又称为接 口，是可见端口，计算机背板的 RJ45 网口，交换机路由器集线器等 RJ45 端口。电话使用 RJ11 插 口也属于物理端口的范畴。

        如果把 IP 地址比作一间房子，端口就是出入这间房子的门。真正的房子只有几个门，但是一个 IP 地址的端口可以有 65536 （即： 2^16 ）个之多！端口是通过端口号来标记的，端口号只有整数，范围是从 0 到 65535 （ 2^16-1 ）。