当前位置：首页 > news >正文

计算机网络互联

news 2026/5/12 3:51:40

一、计算机之间的连接方式

两台计算机的互联：网线直连（需交叉线）
多台计算机的互联（旧的）：同轴电缆（连接模型，左右扩散），连接特点：半双工通信，容易冲突，不安全
多台计算机的互联（集线器Hub）:⼀个接口收到数据后会发给其它的全部接⼝。集线器⼯作在物理层，类似于⼀个多接⼝的转发器，收到什么就转发什么，⼀个接⼝收到会转发给其它的全部接⼝。
多台计算机互联—网桥（Bridge）:网桥又叫桥接器，在数据链路层，是二层设备。能互联两个采用不同传输介质与不同传输速率的网络，但需要互联的网络在数据链路层以上采用相同的协议。网桥可分割两个网络之间的通信量，对收到的帧根据其MAC桢的目的地址进行转发和过滤。当网桥收到一个帧时，并不是向所有接口发送此桢，而是根据此桢的目的MAC地址，查找网桥中的地址表，然后确定将该帧转发到相应接口或者是丢弃。
多台计算机的互联—交换机（Switch）:相当于集线器+网桥，接口更多的网桥，全双工通信，比集线器安全。
多台计算机的互联—路由器（Router）:上面的多台计算机互联，连接的设备必须在同⼀⽹段，处在同⼀⼴播域。路由器可以在不同网段之间转发数据，隔绝广域网。

2、MAC地址

2.1、MAC地址的格式特征

每个网卡都有一个6字节（48bit）的MAC地址，结构如下：

MAC地址的表示格式：

Windows:40-55-82-0A-8C-6D
Linux、Android、Mac、iOS： 40:55:82:0A:8C:6D
Packet Tracer： 4055.820A.8C6D
当48位全为1时，代表⼴播地址： FF-FF-FF-FF-FF-FF

2.2、MAC地址的获取

ARP 的作用：主机不知道对方 MAC 地址时，通过ARP 广播获取目标 MAC 地址；获取成功后，会在本地生成ARP 缓存（IP 地址与 MAC 地址的映射表）。
ARP 缓存类型：动态缓存：ARP 广播自动生成，默认有效期约 2 分钟，过期自动删除；静态缓存：通过命令手动添加，存储时间更久。
常用 ARP 命令：

arp -a [主机地址]：查询 ARP 缓存表
arp -d [主机地址]：删除指定 ARP 缓存条目
arp -s 主机地址 MAC地址：手动添加静态 ARP 缓存条目

2.3、ARP

ARP 协议的全称是 Address Resolution Protocol(地址解析协议)，它是实现从 IP 地址到 MAC 地址的映射，即询问⽬标 IP 对应的 MAC 地址的⼀种协议。ARP 协议在 IPv4 中极其重要。
工作流程：

假设主机 A（IP: 192.168.1.10，MAC: AA-AA-AA-AA-AA-AA）要和主机 B（IP: 192.168.1.20，MAC: BB-BB-BB-BB-BB-BB）通信：

检查 ARP 缓存
主机 A 先查本地 ARP 缓存表，看有没有 192.168.1.20 对应的 MAC 地址。如果有，直接封装数据帧发送；如果没有，进入下一步。
发送 ARP 广播请求
主机 A 在局域网内发送一个 ARP 广播帧，内容大致是：我的 IP 是 192.168.1.10，MAC 是 AA-AA-AA-AA-AA-AA，请问 IP 为 192.168.1.20 的主机 MAC 地址是什么？这个广播帧会被局域网内所有主机收到。
主机 B 单播回复 ARP 响应
只有 IP 匹配的主机 B 会处理这个请求：主机 B 先把主机 A 的 IP 和 MAC 映射关系，存入自己的 ARP 缓存。然后向主机 A 发送一个单播 ARP 响应，内容是：我的 IP 是 192.168.1.20，MAC 是 BB-BB-BB-BB-BB-BB。
主机 A 更新 ARP 缓存，开始通信
主机 A 收到响应后，把主机 B 的 IP 和 MAC 映射关系存入 ARP 缓存，之后就可以直接用这个 MAC 地址封装数据帧，和主机 B 通信了。

2.4、RARP

与 ARP 相对的，RARP(Reverse Address Resolution Protocol) 是将 ARP 反过来，从 MAC 地址定位 IP 地址的⼀种协议，将打印机服务器等⼩型嵌⼊式设备接⼊⽹络时会使⽤到。

⽬前被BOOTP、DHCP所取代。

3、IP地址

3.1、定义

IP地址目前分为：IPv4和IPv6。
IPv4：由32位正整数来表示，计算机内部会转换成二进制处理，为了易读性把32位的IP地址以8位一组，分为四组。
IP地址不会以主机个数来配置的，是根据设备上的网卡进行配置。

3.2、IPv4地址的表示方法

地址由因特网名字和数字分配机构进行分配。

注意：

A类、B类和C类地址都是单播地址，只有单播地址可以分配给⽹络中的主机（或路由器）的各接⼝。
主机号为“全0”的地址是⽹络地址，不能分配给主机（或路由器）的各接⼝。
主机号为“全1”的地址是⼴播地址，不能分配给主机（或路由器）的各接⼝。

3.3、IPv4地址的划分子网编址⽅法

子网掩码可以表明分类IPv4地址的主机号部分被借⽤了几个⽐特作为子网号，子网掩码也是由32⽐特构成的。⽤左起多个连续的⽐特1对应IPv4地址中的⽹络号和⼦⽹号；之后的多个连续的⽐特0对应IPv4地址中的主机号。

3.4、IPv4地址的⽆分类编址⽅法

无分类编址即CIDR 无类别域间路由，不再划分 A、B、C 类固定网段，用 IP 地址 + 前缀长度统一表示网络。
表示格式：IP地址/前缀位数，例：192.168.1.0/24

3.5、如何判断是⼦⽹还是超⽹

超网（把多个连续的小网段，合并成一个大的网络，也叫路由聚合、CIDR 聚合。借缩短子网前缀，把多个原本独立的网段，汇总成一条路由条目。）
先判断该⽹段的类型，是A类、B类、C类⽹络，默认A类⼦⽹掩码的位数是8，B类⼦⽹掩码的位数是16，C类⼦⽹掩码的位数是24。
然后判断⼦⽹掩码的位数：⽐默认⼦⽹掩码多，就是⼦⽹；⽐默认⼦⽹掩码少，就是超⽹