ip地址的作用，以及MAC第一的作用
時間：2023-10-08 來源：華清遠見
一、引言
在現代計算機網絡中，無論是互聯網還是局域網，設備的唯一標識和準確的定位都是很重要的。然而實現這些功能是通過兩種獨立的地址系統實現的，IP地址與MAC地址。它們共同工作，是我們能夠在網絡上發送數據與接受數據。
1.1 IP地址介紹
即Internet Protocol地址，是一個用于標識網絡上每個設備的數字標簽。在最常見的版本IPv4中，它由四個介于0~255的數字組成，四個數字由點分割，例如192.168.1.111，這個是我們在查看本機ip時經常會看到的，如圖：
這里的IPv4就是我們的就是我們的ip地址。在新版本IPv6中，IP地址變得更長，以便能夠提供更多的地址空間。IP地址標識了網絡和主機的位置，允許數據在互聯網上準確地從源傳輸到目的地。
1.2 MAC地址介紹
即Media Access Control地址，稱為物理地址，也叫硬件地址，用來定義網絡設備的位置，是分配給網絡結構控制器（例如以太網卡或WI-FI適配器）的唯一標識符。它是一個12位的十六進制數，通常由冒號或連字符分隔。例如，“00:0a:95:9d:68:16”。MAC地址在數據鏈路層進行通信，用于指定數據包的源地址和目標地址。
二、IP地址
2.1 IP地址的分類
在實際應用中，IP地址通常分為靜態ip和動態ip兩種類型
2.1.1 靜態ip地址
顧名思義，是一種固定不變的ip地址。無論網絡連接合適啟動或管不，設備的ip地址始終保持不變。這種類型的ip地址通常由網絡管理員手動分配。
靜態ip地址主要用于那些需要持續穩定網絡服務的設備和服務，比如Web服務器、電子郵件服務器和DNS服務器通常都是需要靜態ip地址。
2.1.2 動態ip地址
與靜態ip地址相反，動態ip地址不是固定的，每次網絡連接啟動時，都會從地址池中分配一個可用的ip地址給設備，這個分配通常是由動態主機配置協議(DHCP)服務器完成
2.2 IP地址的作用
2.2.1 網絡通信：
在網絡通訊中，IP地址起著至關重要的作用，它的主要任務是標識網絡中的設備并確定數據發送和接收的路徑
① 設備標識：每個在網絡中的設備都需要有一個唯一的IP地址，這樣其他設備才能找到它并與它通信。無論是訪問網頁，還是發送電子郵件，這些都需要IP地址來確定數據的源和目標。
②路由決策：當數據包需要在網絡中進行傳輸時，路由器會使用IP地址來確定數據包的路徑。IP地址中包含的網絡部分和主機部分允許路由器知道應將數據包發送到哪個網絡以及該網絡中的哪個設備。
③網絡分層：IP地址不僅標識了設備，還標識了設備所在的網絡。這對于大型網絡（如互聯網）中的網絡分層至關重要，允許將大網絡劃分為多個小型網絡（子網）。
2.2.2 位置追蹤
盡管IP地址主要用于在網絡中標識設備并提供路由信息，但它們也可以用于確定設備的大致地理位置。這被稱為IP地理定位。以下是一些詳細信息：
① IP地址如何關聯到位置：IP地址通常是按照地理區域來分配的。例如，一組連續的IP地址可能會被分配給同一個城市的互聯網服務提供商(ISP)。這就意味著，如果你知道一個IP地址的分配信息，你就可以大致知道這個IP地址的物理位置。這些信息通常是由網絡信息中心（如美國的ARIN，亞洲的APNIC等）進行管理的。
② IP地理定位的用途：IP地理定位可以用于多種目的。例如，它可以用于顯示用戶的本地化內容（例如，當你訪問一個網站時，網站可能會顯示你所在地區的天氣信息），或者對用戶進行地理定向的廣告。它也可以用于網絡安全，例如，如果一個IP地址來自一個被認為是惡意的地理區域，那么網絡管理員可能會選擇阻止這個IP地址的訪問。
③ IP地理定位的局限性：雖然IP地理定位是一個有用的工具，但它并不總是100%準確。一方面，ISP可能會將它們的IP地址分配給它們的用戶，而這些用戶可能在全國或全世界的不同地方。另一方面，很多用戶可能會通過使用VPN或代理服務器來隱藏他們的真實IP地址。這兩個因素都會影響IP地理定位的準確性。
三、 MAC地址
3.1 MAC地址的定義及工作原理
3.1.1 定義
MAC地址，全稱為媒體訪問控制地址（Media Access Control Address），是分配給網絡接口控制器（NIC）的唯一標識符。這個地址在出廠時已經被燒錄到硬件中，除非進行特殊的修改，否則它會永遠保持不變。每個MAC地址都是全球唯一的，這保證了在同一網絡環境中，沒有兩個設備會擁有相同的MAC地址。
3.1.2 工作原理
在數據鏈路層（OSI模型的第二層）中，設備間的通信就依賴于MAC地址。當一個設備需要將信息發送給另一個設備時，它會將這個信息封裝在一個稱為“幀”的數據結構中，并添加上目標設備的MAC地址。這個幀會被發送到網絡上，當其他設備接收到這個幀時，它們會檢查這個幀的目標MAC地址，如果這個地址和自己的MAC地址匹配，那么它就會接收這個幀并提取出其中的信息。
3.2 MAC地址的特性
3.2.1 全球唯一性
每個網絡接口控制器（NIC）在生產時都會被分配一個全球唯一的MAC地址。這個地址被燒錄在硬件中，通常情況下不會改變。全球唯一性保證了在任何網絡環境中，都不會有兩個設備擁有相同的MAC地址。
3.2.2 持久性
MAC地址在設備生產時被硬編碼，除非進行特殊修改，否則它將一直保持不變，即使設備被關機或者斷電。這個特性使得MAC地址能夠在設備生命周期內提供一種穩定的網絡身份標識。
3.3 MAC地址的作用
3.3.1 設備識別
在網絡環境中，每一個網絡設備都有一個全球唯一的MAC地址。無論是有線還是無線的，這個地址都是設備的唯一標識，使得在網絡中可以準確地識別和區分不同的設備。例如，當一個設備需要將數據包發送到另一個設備時，它就需要知道接收設備的MAC地址。通過這種方式，MAC地址起到了關鍵的設備識別作用。
3.3.2 網絡通信
在網絡通信中，MAC地址也發揮了關鍵的作用。例如在以太網環境中，當一個設備（如計算機或路由器）需要發送數據包到網絡上的另一個設備時，它需要將接收設備的MAC地址添加到數據包的幀頭部。當接收設備接收到這個數據包時，它會查看幀頭部的目標MAC地址，如果這個地址和自己的MAC地址匹配，那么它就會處理這個數據包，否則就會忽略它。
3.3.3 安全性考量
MAC地址在網絡安全中也具有重要性。許多網絡安全策略和技術都依賴于MAC地址。例如，一些網絡管理員可能會設置MAC地址過濾，只允許已知的MAC地址的設備訪問網絡。此外，MAC地址也常常用于網絡行為的審計和追蹤，因為每個MAC地址都是全球唯一的，所以它可以用于追蹤網絡上的特定設備。
