MAC地址、IP地址以及ARP协议

MAC地址

  • 使用点对点信道的数据链路层不需要使用地址
  • 使用广播信道的数据链路层必须使用地址来区分各主机

广播信道的数据链路层必须使用地址(MAC)

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MAC地址又称为硬件地址或物理地址。请注意:不要被 “物理” 二字误导认为物理地址属于物理层范畴,物理地址属于数据链路层范畴

IEEE 802局域网的MAC地址格式

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组织唯一标识符OUI

  • 生产网络设备的厂商,需要向IEEE的注册管理机构申请一个或多个OUI

网络接口标识符

  • 由获得OUI的厂商自行随意分配

EUI-48

  • 48是这个MAC地址的位数

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对于使用EUI-48空间的应用程序,IEEE的目标寿命为100年(直到2080年),但是鼓励采用EUI-64作为替代

关于无效的 MAC 帧

  • 数据字段的长度与长度字段的值不一致;
  • 帧的长度不是整数个字节;
  • 用收到的帧检验序列 FCS 查出有差错;
  • 数据字段的长度不在 46 ~ 1500 字节之间。
  • 有效的 MAC 帧长度为 64 ~ 1518 字节之间。

对于检查出的无效 MAC 帧就简单地丢弃。以太网不负责重传丢弃的帧。

IEEE 802局域网的MAC地址发送顺序

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单播MAC地址举例

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主机B给主机C发送单播帧,主机B首先要构建该单播帧在帧首部中的目的地址字段填入主机C的MAC地址,源地址字段填入自己的MAC地址,再加上帧首部的其他字段、数据载荷以及帧尾部,就构成了该单播帧

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主机B将该单播帧发送出去,主机A和C都会收到该单播帧

主机A的网卡发现该单播帧的目的MAC地址与自己的MAC地址不匹配,丢弃该帧

主机C的网卡发现该单播帧的目的MAC地址与自己的MAC地址匹配,接受该帧

并将该帧交给其上层处理

广播MAC地址举例

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假设主机B要发送一个广播帧,主机B首先要构建该广播帧在帧首部中的目的地址字段填入广播地址,也就是十六进制的全F,源地址字段填入自己的MAC地址,再加上帧首部中的其他字段、数据载荷以及帧尾部,就构成了该广播帧

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主机B讲该广播帧发送出去,主机A和C都会收到该广播帧发现该帧首部中的目的地址字段的内容是广播地址,就知道该帧是广播帧,主机A和主机C都接受该帧,并将该帧交给上层处理

多播MAC地址举例

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假设主机A要发送多播帧给该多播地址。将该多播地址的左起第一个字节写成8个比特,第一个字节的最低比特位是1,这就表明该地址是多播地址

快速判断地址是不是多播地址,就是上图所示箭头所指的第十六进制数不能整除2(1,3,5,7,9,B,D,F),则该地址是多播地址

假设主机B,C和D支持多播,各用户给自己的主机配置多播组列表如下所示

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主机B属于两个多播组,主机C也属于两个多播组,而主机D不属于任何多播组

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主机A首先要构建该多播帧在帧首部中的目的地址字段填入该多播地址,源地址点填入自己的MAC地址,再加上帧首部中的其他字段、数据载荷以及帧尾部,就构成了该多播帧

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主机A将该多播帧发送出去,主机B、C、D都会收到该多播帧

主机B和C发现该多播帧的目的MAC地址在自己的多播组列表中,主机B和C都会接受该帧

主机D发现该多播帧的目的MAC地址不在自己得多播组列表中,则丢弃该多播帧

给主机配置多播组列表进行私有应用时,不得使用公有的标准多播地址

IP地址

IP地址属于网络层的范畴,不属于数据链路层的范畴

下面内容讲的是IP地址的使用,详细的IP地址内容在网络层中介绍

基本概念

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从网络体系结构看IP地址与MAC地址

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数据包转发过程中IP地址与MAC地址的变化情况

图上各主机和路由器各接口的IP地址和MAC地址用简单的标识符来表示

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如何从IP地址找出其对应的MAC地址?

ARP协议

ARP协议

如何从IP地址找出其对应的MAC地址?

ARP(地址解析协议)

流程

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ARP高速缓存表

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当主机B要给主机C发送数据包时,会首先在自己的ARP高速缓存表中查找主机C的IP地址所对应的MAC地址,但未找到,因此,主机B需要发送ARP请求报文,来获取主机C的MAC地址

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ARP请求报文有具体的格式,上图的只是简单描述

ARP请求报文被封装在MAC帧中发送,目的地址为广播地址

主机B发送封装有ARP请求报文的广播帧,总线上的其他主机都能收到该广播帧

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收到ARP请求报文的主机A和主机C会把ARP请求报文交给上层的ARP进程

主机A发现所询问的IP地址不是自己的IP地址,因此不用理会

主机C的发现所询问的IP地址是自己的IP地址,需要进行相应

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动态与静态的区别

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