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如果是这样的话 , 我们其实无需MAC地址 , 因为每个网卡明确对应一台主机 。而实际是 , 一台计算机要配置这么多网卡的需要耗费更多的money , 你也不想买一台计算机后还需要额外再买十几个网卡把 。
因此我们可以采用集线器的方式将所有计算机通过网线聚集在一起会更加方便 。
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每台主机发送数据前需要携带自己和对方的目的MAC地址 , 因为hub集线器只是将所有数据从其他接口发送出去 , 它将数据的是否接收留给了主机自己判断 。
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集线器只是无脑地做数据发送 , 因此我们认为它是数据链路层的设备 。
集线器太笨了 , 它将每一通信都发给所有主机 , 在各主机之间交流频繁时会造成网络的拥堵乃至瘫痪 , 因此我们进行了升级 , 使用交换机设备 。
交换机内部维护一张 MAC 地址表 , 记录MAC地址与交换机各端口之间的关系 , 这样就无需将所有数据发送的局域网中 。通过思科的Cisco packet tracer仿真软件可以看到交换机的MAC地址表 。
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这样 , 当pc0(192.168.1)ping pc3(192.168.4)时 , 交换机查自己的mac表 , 发现自己的以太网fa0/4接口的出口对应的就是目的主机mac地址 , 则交换机将自己该数据报文转发从fa0/4接口转发出去 。同时pc3收到了来自pc0的数据报告 。
交换机相对集线器 , 拥有决定数据从交换机的哪个端口转发出去的功能 , 因此我们认为交换机在数据链路层(决定数据转发至哪一条链路上) 。
以上集线器和交换机都是局域网的通行 , 无需IP地址参与 。而随着网络的扩大 , 局域网规则已经不再适合了 。
许多个类似上述的局域网组成一个大的互联网 。它们彼此相连互相通信 。
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如果在学校网络内部向访问某个研究机构共享的资料 , 这就是跨网络访问了 。此时IP地址才派上用场 。ip地址给出一段段具备层级关系的数字地址 , 它就像思维导图一样可以通过给定地址高效地找出我们想要的那一项 。
当有网络连接上互联网时 , 给它分配一个ip地址 , 这样就能通过这些ip地址确定对方网络(或设备)在互联网络中的位置 , 从而进行访问 。
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连接在互联网上的具有ip的可以是一个单个的设备 , 比如某个服务器、某个网络摄像头等 , 也可以是某个局域网 , 如学校的校园网 , 公司内部网络等(局域网与公网通信使用NAT、PAT等方式 , 或内网穿透等技术) 。
为了实现在网络中 , 跨网段的访问 , 因此诞生出新的设备叫路由器 。它可以根据内置的路由条目决定将数据包转发到哪个网络中 , 最终可以到达目的网络 。
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需要注意的是 , 路由器是多个网络的中间人 , 它有很多端口分别处于不同的网络中(路由器的每一个端口 , 都有独立的 MAC 地址和IP地址) , 这样它就可以把“来自A网络的信息转发至B网络 , 因为路由器的接口同时连接这这几个网络” 。
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路由器可以让数据在网络中跨网络的通信 , 因此我们认为路由器是网络层的设备 。
终于 , 我们理清楚了整个IP与MAC的关系 。总结一下:
各个设备之间传递数据时 , 需要使用到MAC地址以确定对方的身份(场景:两个路由器之间跳转 , 局域网内主机通信) 。
各个网路之间通行需要使用到IP地址 , 主要是为了定位目的地址所在的位置 , 通过IP的分段机制推演出从源IP到目的IP的一条路径 , 而后数据包通过这条路径将数据送达 。
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