mac是什么

IP地址和MAC地址是什么？Dhcp和arp⼜是什么？

本期武汉海翎光电的⼩编和⼤家聊聊计算机是如何通信的？IP地址和MAC地址是什么？Dhcp和arp⼜是什么？在我们的

家庭⽹络中，有许多的⽹络设备，⽐如我们可以有两台计算机A和B,⼀台⼿机⼀台电视机，他们都连接到了路由器上，

并且路由器都过运营商线路，接⼊了因特⽹。

在这个⽹络模型中，有许多的应⽤场景。⽐如计算机A和计算机B之间可以互相发送⽂件、⼿机可以通过APP控制电

视、电视机访问计算机A上共享的影⽚、计算机和⼿机访问互联⽹上的⽹站。在家中通过VPN连接到公司内⽹进⾏⼯作

等等。以上⼏种⼯作场景都脱离不了⼀件事，就是通过⽹络进⾏通信。

听到IP地址这个概念，想必⼤家都不会陌⽣。如果我们想要和对⽅进⾏通信，通常我们需要知道对⽅的IP地址。但是在

⽹络通信中，还有⼀个⾮常重要的地址MAC地址，它在⽹络中提到了⾄关重要的作⽤。到底IP地址和MAC地址是多

少？他们⼜是如何起作⽤的？请随武汉海翎光电的⼩编⼀起耐⼼地看完本期的内容，你⼀定会有所收获。

在现实⽣活中，我们如果要给对⽅写信，除了信件内容以外，还需要填写信封地址。信封有两个重要信息。⼀个是收件

地址，⼀个是收件⼈。收件地址表⽰这封信要寄到哪⾥？收件⼈表⽰信要寄给谁？同样的道理，在⽹络世界中，我们要

发信息给别⼈，也需要知道收件地址、收件⼈。他们就是MAC地址和IP地址。MAC地址就是收件地址，IP地址就是收

件⼈。

映射到上⾯的例⼦，⽐如说海翎光电的⼩编我，我是⼀个可以活动的⼈，我可以住在⾃⼰家，也可以住在公司，也可以

住在⽗母家。如果你要给我写信，⾸先要知道我现在住在哪⾥？在⽹络中也是这样的，如果把⽹络⽐喻为我们⽣活的城

市，那⽹卡就是城市中的建筑，MAC地址就是这些物理建筑的地址。⽽IP地址就是这些建筑中的⼈。

与写信不同，在计算机⽹络中发送信息，我们只需要填写内容和对⽅的IP地址，操作系统会根据⽬标IP⾃动查询arp表

获取对⽅的MAC地址补齐这封信，从⽹卡发出。

虽然计算机，⼿机，电视机他们是不同类型的电⼦产品，但是他们的通讯，都是由内部的⽹卡设备所进⾏的。所以我们

统⼀⽤⽹卡来表⽰设备。每张⽹卡在出⼚时都写⼊⼀个地址，就是MAC地址。这个地址是由6个字节构成的。其中前3

个数表⽰的是⽹络硬件⼚商编号，由（IEEE）国际性电⼦技术与电⼦⼯程师协会分配。后3个字节代表的是该制造⼚商

所制造的⽹卡的序列号。所以MAC地址是全球唯⼀的地址。虽然可以通过⼀些其他⼿段修改MAC地址，但不在我们的

讨论范围。

我们上⾯说了，MAC地址表⽰了⽹卡在⽹络中的确定位置，那这个位置是如何表⽰与确定的呢？⽐如我们的计算机A，

通过⽹线接⼊到了交换机的端⼝1，那这个端⼝1就是⽹络中的具体位置，就像我们的门牌号⼀样。交换机就知道了某个

MAC地址在端⼝1上，从⽽就把MAC地址与端⼝进⾏了绑定。

我们的⽹卡接⼊⽹络中，如果要通信需要给他配置另⼀个地址，就是IP地址。IP地址有两种，IPV4地址和IPV6地址。⽐

如我们常⽤的192.168.1.N，这就是IPV4地址。由4位0-255的数字，⽤⼩数点间隔构成。⽬前IPV4的技术可以使⽤的IP

地址最多有42亿，看上去像是很难⽤尽，但由于早期编码和分配上的问题，很多区域的编码实际上被空出或不能使⽤。

随着互联⽹的快速成长，IPV4的42亿个地址最终于2011年2⽉3⽇⽤尽。相应的科研组织已经研究出128位的IPV6其IP

地址的数量最⾼可达3.4*10-38个，届时每个⼈家中的每个⽹络设备，甚⾄地球上的每⼀粒沙⼦都可以拥有⾃⼰的IP地

址。

现在我们知道了，⽹卡上需要配置好IP地址才可以⼯作。这时候⼜有朋友要问了，我的电脑接上⽹线或者⼿机连上路由

器之后，没有让我配置IP地址也可以正常使⽤啊？这是因为由称之为dhcp的协议⾃动帮我们配置了。当电脑插上⽹线或

者⼿机连⼊到WIFI操作系统，⽹络协议栈会⾃动向外发送⼀包DHCP请求，请求为其分配IP地址。路由器获取到DHCP

请求后，会为其分配⼀个IP地址，并通过DHCP回复报⽂发送回去。操作系统收到了DHCP回包后，将其分配的IP地址

配置到⽹卡上。注意在⼀个局域⽹中IP地址也是唯⼀的，路由器不会分配重复的IP地址给不同的设备。

当然你也可以⼿动把DHCP关掉，这样你需要⼿动来配置⽹卡IP地址，但是你要保证你配置的IP地址不能与此⽹络中的

其他地址重复，这样⽹卡就配置好了IP地址。

我们上⾯提到，MAC地址是由操作系统来补齐的，那操作系统是如何知道对⽅的MAC地址的？实际上这⼀步是⽤arp协

议来完成的。当计算机A想向计算机B发送消息时，操作系统并不会⽴即发出，他会先发送⼀包arp⼴播报⽂出去，问⼀

下192.168.1.10的MAC地址是多少，此时，⽹络中的所有设备都收到了这⼀包请求报⽂。除了192.168.1.0以外的设备

都会丢弃这包请求报⽂，只有192.168.1.10会回复⾃⼰的MAC地址是多少，计算机A收到了回复，知道了计算机B的

MAC地址，他⾸先会把计算机B的MAC地址缓存起来，以便下次使⽤。然后把这封信补全从⽹卡发送出去，交换机根据

数据包中的⽬标的MAC地址找到了计算机B所在的端⼝，从此端⼝发送出去，数据就被B收到了。

看到这⾥不知道⼤家有没有⼀个疑问，交换机是如何找到⽬标端⼝的？以及交换机和路由器有什么区别呢？⽹关和路由

⼜是什么意思呢？