了解了网络协议后，我们会发现在网络通信的五层模型中有两个非常重要的概念：IP地址和MAC地址。那么IP地址是怎么来的，为什么没有呢？MAC地址和IP地址有什么区别？在回答上面的问题之前，我们先来个热身。你知道如何查看本机的IP吗？对于这个问题，即使是没有专业学过计算机的人，只要把电脑折腾过，重装过系统，大部分都会知道答案：Windows下是ipconfig，Linux下是ifconfig。Windows下输入ipconfig，我们会看到这个界面：Linux下输入ifconfig，我们会看到这个界面：可以看到IP地址，无论是Windows下还是Linux下，输入相关命令都可以显示本机所有网卡.大多数网卡都有一个IP地址。比如192.168.1.73，这是我的本地以太网IP地址。IP地址是网络世界中一张网卡的通讯地址，相当于我们现实世界中的门牌号。注意IP地址是网卡的通讯地址，不是机器的通讯地址。很多时候，我们会说一台电脑只有一个IP地址。这种说法本质上是不正确的。准确的说应该是：一张网卡只能同时有一个IP地址，一台机器可以有多个IP地址。地址。就像我们的笔记本一般有有线网卡和无线网卡之分，有线网卡有IP地址，无线网卡也有IP地址。如果一台机器有多个IP地址，IP地址会不会重复？其实我们应该会遇到IP地址重复的情况。有时候我们的电脑会弹出网络地址冲突，出现无法上网的情况，很可能是IP地址冲突。格式如上输出，192.168.1.73是一个IP地址。这个地址被点号（.）分成四部分，每部分有8位，所以IP地址总共是32位。显然，32位生成的IP地址在当今互联网社会显然是“狼多肉少”。于是就有了IPv6，也就是上面结果中的fe80::515d:5483:ff4d:6db9/64。这个有128位，可以满足我们现在的需求。至于以后会不会出现IPv8，就看后面互联网世界的发展了。我们应该都听说过分类。IP地址分为五类：A、B、C、D、E。对于A、B、C类型，主要分为两部分，第一部分是网络号，后面部分是主机号。下图是A、B、C三种地址可以包含的主机数，这里有个问题。C类地址包含的主机太少，而B类地址包含的主机太多。因此，有一种折中的方法叫做无类型域间路由。TypelessInter-DomainRouting顾名思义，TypelessInter-DomainRouting（CIDR）的基本思想是取消地址的分类结构，取而代之的是允许网络号以变长分界的方式进行分配。192.168.1.73/24是无类型域间路由格式的IP地址。这种格式的IP地址将32位的IP地址一分为二，前面是网络号，后面是主机号。从哪里？如果注意的话，可以看到上面的地址中有一个斜杠，斜杠后面是一个数字24。这个24的意思就是前24位是网络号，后8位是主机号。公共IP地址和私有IP地址见上表。表的最右边一列是私有IP地址范围。通常我们在一个局域网中，看到的IP地址都是私有IP地址。因为这些地址可以让组织内部的IT人员自己管理和分配，而且还可以重复。所以会出现你局域网的私有IP地址段和我的局域网是一样的。上面我们说了，小明跟同单位的朋友说他是5单元101号，朋友可以理解，但是如果他这样跟小红说，小红会问，你是哪个区的？？这里的小区其实是公网IP地址，5单元101号是私网IP地址。表中的192.168.0.x是最常见的私有IP地址范围。就像我们家里的路由器地址一般都是192.168.0.1。IP分配和释放IP分配我们平时接触的比较少。还记得上大学的时候，刚入学第一件事就是赶紧交网费。支付网络费用时会有一个步骤。网络管理员会要求你提供MAC地址，然后将IP地址绑定到MAC地址上。这也是博主无法通过隔壁宿舍的网线上网的原因。其实，如果你积累了相关知识，完全可以使用命令行自己配置IP地址。当然，能不能交流，还要看你的知识储备。除了命令行配置外，我们通常应该使用“带”来分配IP。无论是在学校还是在办公室，都会有网络管理员给你分配IP，你可以直接使用。但有时我也疑惑，网管是怎么分配IP的？是否可以通过命令行一一配置？此时，使用动态主机配置协议(DHCP)。动态主机配置协议如何工作？让我们以一台新机器加入网络为例来了解DHCP工作流程。一台机器刚加入网络的时候，肯定是一头雾水，不知道怎么回事，只知道自己的MAC地址。如果没有人关心你怎么办？不管发生什么，我们吼一声告诉大家，我来了，有人吗？这时候的交流基本靠“吼”。此步骤称为DHCP发现。新来的机器发送一个IP地址为0.0.0.0的广播包，目的IP地址为255.255.255.255。广播包封装在UDP中，UDP封装在BOOTP中。在这个广播包中，新人喊道：我是新来的（BootRequest），我的MAC地址是xxx，我还没有IP，谁能给我一个IP地址？格式如下：此时网络中的DHCPServer就相当于这个局域网的管理员。他知道来了一个“新人”，需要给它分配一个IP地址。这个过程就是DHCPOffer。同时DHCPServer会保留本机提供的IP地址，这样相同的IP地址就不会被分配给其他机器。DHCPOffer的格式如下图，其中包含分配给新人的地址。DHCPServer仍然使用广播地址作为目的地址，因为此时新请求分配的人没有自己的IP地址。如果一个局域网中有多个DHCPServer，那么这台新机器会收到多个DHCPOffer。它会选择其中一个DHCPOffer，通常是最先到达的那个，并会向网络发送一个DHCPRequest广播数据表，其中包含客户端的MAC地址，要分配的IP地址，DHCP的地址提供这个IP的服务器等，并告诉所有的DHCP服务器哪个服务器将接受它提供的IP地址，并告诉其他DHCP服务器撤销他们提供的IP地址，以便提供给下一个IP请求分配器。新人广播包格式如下：此时，由于还没有得到DHCPServer的最终确认，新机仍然使用0.0.0.0作为源IP地址，255.255.255.255作为目的地址进行广播。当DHCPServer收到新机器的DHCPRequest时，会广播并返回一个DHCPACK报文包给新机器，表示接受新机器的选择，并把IP地址分配信息等配置信息放入广播包，发送给新机器。DHCPACK的格式如下：新机器收到DHCPACK后，会检查分配的IP地址是否可以使用。如果不能使用，它会向DHCPServer发送一个DHCPDecline报文，通知DHCPServer禁用该IP地址，然后新机器开始新的地址申请过程。当新机器的IP租用期超过50%时，DHCPClient会以单播的形式向DHCPServer发送DHCPRequest报文，续租租用的IP地址。如果DHCPClient成功收到DHCPServer发送的DHCPACK报文，IP地址租期将根据相应的时间延长；如果DHCPClient没有收到DHCPServer发送的DHCPACK报文，DHCPClient会继续使用这个IP地址。当新机器的IP租用期超过87.5%时，DHCPClient会向DHCPServer广播一个DHCPRequest报文，续租租用的IP地址。如果DHCPClient成功收到DHCPServer发送的DHCPACK报文，IP地址的租期将根据相应的时间延长；如果DHCPClient没有收到DHCPServer发送的DHCPACK报文，DHCPClient会继续使用这个IP地址，直到该IP地址租约到期，DHCPClient会向DHCPServer发送一个DHCPRelease报文来释放IP地址，开始新的IP地址申请流程。MAC地址在我们查询IP地址的输出结果中，有一行：Linkencap:EthernetHWaddr28:d2:44:ce:77:51这个叫做MAC地址，就是一个网卡的物理地址，十六进制，用6个字节表示。MAC地址是一个非常具有误导性的地址。因为据说MAC地址是全球唯一的，所以不会有MAC地址相同的网卡。这就很容易让我们想到，既然是全球唯一，难道不能直接使用MAC地址进行网络通信吗？为什么要加上一个IP地址，再封装一层，然后才能通信呢？当然不是。我们想将一个网络数据包从一个地方传输到另一个地方。除了要有明确的地址，我们还需要有定位的功能。就像你去广州找博主一样，我只告诉你我的身份证号码，你在广州能找到我吗？这种搜索无异于大海捞针。但是如果我告诉你我的详细地址，你可以直接通过导航找到对应的地址，然后找到我。IP地址在一定程度上承担了详细地址远程状态的功能。MAC地址更像是一个身份证号，是一个唯一的标识。其独特的设计是在联网时将不同的网卡放在一个网络中。不用担心冲突。当然，MAC地址也有一定的定位作用。就好像你来到博主所在的办公室，办公室里的身份证号码是XXX，你能给谁打电话？博主一听就站起来回答你。但是如果你喊出博主的听觉范围，是不会有人回答的。这意味着MAC地址的通信范围比较小，仅限于一个子网。参考：刘超-Internet网络协议系列；百度百科-DHCP入门；
