在局域网（LAN）中，每个设备都有一个唯一的MAC地址，这是由设备制造商编程到网络接口卡（NIC）中的。MAC地址如同设备的“身份证”，确保数据能够在同一网络内的设备间准确传输。当数据在LAN中传输时，帧会携带目标设备的MAC地址，确保信息准确送达。
然而，当多个LAN通过路由器连接形成互联网络时，单一的MAC地址已不足以满足需求。此时，互联网络寻址方案应运而生。每个网络及其内部设备都拥有一个逻辑地址，即ip地址。IP地址由网络号和主机号组成，标识了设备所在的网络及其在该网络中的位置。与MAC地址的硬件绑定不同，IP地址可根据网络配置灵活分配。
互联网络中的数据传输更为复杂。例如，当一台主机需要向另一网络中的主机发送信息时，数据首先通过MAC地址发送到本地路由器，然后路由器根据IP地址将数据转发到目标网络，最终送达目标主机。这一过程涉及多次地址转换和路由选择，确保数据在广阔的网络中准确传递。
除了单播传输，网络还支持多播和任播。多播允许一个源站将数据发送给多个指定接收者，适用于视频会议等场景。任播则将数据发送到一组接口中“最近”的一个，优化了资源的利用。
在应用层，人们更习惯使用易于记忆的域名而非复杂的IP地址。域名系统（DNS）将域名转换为IP地址，简化了用户的访问过程。此外，应用程序通过端口地址与特定服务建立连接，如Web服务器通常使用端口80。
总的来说，网络地址机制是现代通信网络的基石，它通过多层次、多维度的寻址方案，确保数据在全球范围内的准确、高效传输。无论是局域网内的简单通信，还是跨网络的复杂交互，都离不开这一精妙设计的支持。
网络地址,什么是网络地址
网络地址有两种网络寻址方案。一种是用于识别共享数据链接层LAN中的节点，另一种是用来识别网络环境中的主机。
• LAN寻址 一个LAN就是一个共享媒体访问系统。每个节点都有一个MAC(媒体接入控制)地址,该地址是工厂编程到NIC(网络接口卡)中的。一个节点在电缆中传输,而其他所有节点则收听。帧或者分配到某个节点, 或者分配到所有节点,如在广播时。
• 互联网络寻址 互联网络就是LAN和/或连接到路由器的其他网络的集合。在它下面连接地区性网络，地区性网络与广域网（WAN）相连接，广域网连接局域网（LAN），局域网里连接着许多计算机。这样，把许多计算机连接在一起，实现资源共享。每个网络都有一个惟一的地址,网络中的每个节点也有一个惟一的地址,所以地址是网络地址/节点地址的组合。在TCP/IP协议套件中,IP负责网络层寻址。
尽管MAC地址是硬接线的,但互联网络寻址是“覆盖”MAC层寻址方案的逻辑寻址方案的一部分。MAC寻址是数据链路层的一部分,而互联网络寻址是网络层的一部分。
网络节点可以有多个地址。具有两个NIC的服务器将会有两个MAC层地址。其中每一个NIC都是连接到一个单独的LAN分段。服务器中的软件或者将LAN分段桥接到单个更大网络,或者提供路由,在种此情况下,每个NIC都将具有网络层地址。
想象这两种寻址方案的最好方法是借用邮政系统的术语。MAC寻址就像本地寻址,而互联网络寻址则像城际邮件,并且邮政编码提供城际信息路由选择系统。
图A-4说明某TCP/IP网络中MAC和网络层寻址方案层次结构。在LAN中传输的数据是以帧的形式发送的。对于同一个LAN中的目标节点,每一个帧都有一个MAC目的地地址。如果数据正在向其他LAN中的节点传输,那么帧将被发送到连接各LAN的路由器中。
互联网络A/B
图A-4某TCP/IP网络中MAC和网络层寻址方案
多播是一对多传输,其中一个站点将数据分组发送到一组所选择的系统，即多个接收者同时接收一个源发送的相同信息。在多播中，组的概念十分重要。由多播定义可知，多播报文是从一个源发到三组目的节点。在IP多播中，多播组有一个ID号，称作多播组ID号，它指定发送报文的目的组，实际上是D类IP地址。主机若要接收发到一个特定组的多播报文，就要监听发往该特定组的所有报文。为了解决因特网上多播报文的选路，主机须通过通知其子网上的多播路由器来加入一个组，多播中采用因特网组管理协议(IGMP)来达到此目的。
任播地址是分配给一个网络接口或作为一个组提供服务的多个网络接口的地址。数据分组将转到最能为其服务的地址。
MAC寻址
OSI协议栈的数据链路层分为MAC(媒体访问控制)和LLC(逻辑链路控制)子层,其中MAC位于LLC的下面。这些子层是由IEEE定义的,而MAC层中使用的寻址方案是由IEEE通过一种两个网络接口卡不会有相同的MAC地址的方式管理的。
MAC地址又被称为硬件地址或物理地址，一般位于网卡中，用于标识网络设备，控制对网络介质的访问。例如，网络设备要访问传输电缆(网线，位于物理层)，必须具备一个MAC地址，发送的数据要到达目的地，必须知道目的地的MAC地址。因为一个网卡具有唯一的MAC地址，所以又叫做物理地址。
这样使用户得以在一个LAN中安装任何NIC,而不用担心地址冲突。
寻址格式的长度是48位。前24位代表OUI(组织惟一识别符),是一个标识NIC生产厂家的数字。IEEE分配OUI。后24位包含一个由生产厂家或供货商分配的用于识别NIC的惟一性数字。
下面的列表显示了Linksys和D-Link NIC的一些MAC地址。注意，来自同一个供货商的网卡的前六位数字是相同的。
互联网络寻址
互联网络是由互相连接的带有连接节点(称为主机和路由器)的LAN组成的。每个设备都有一个物理连接连接到具有MAC层地址的网络,每个节点都有一个逻辑互联网络地址。
因为一个网络地址可以根据逻辑分配给任意一个网络设备，所以又叫逻辑地址。网络地址通常可分成网络号和主机号两部分，用于标识网络和该网络中的设备。采用不同网络层协议，网络地址的描述是不同的，如IPX，以PAD.0134.02d3.es50为例，PAD为网络号，而0134.02d3.es50是标识该网络中设备的主机号。IP协议则用32位二进制来表示网络地址，一般就叫做IP地址。MAC地址用于网络通信，网络地址是用于确定网络设备位置的逻辑地址。
图A-5说明了应用IP互联网络地址的网络。左侧网络的网络地址是192.168.1.0。,右侧网络的网络地址是192.168.2.O。地址最后面主机域内的0表示整个网络。
假设主机192.16816.1.10想发送信息到主机192.8.2.25(在网络的远端)。该过程简单描述如下
1、主机的192.168.1.10将信息以一帧(或多帧)发送到路由器的MAC地址。
2、路由器为网络192.168.2.O对数据重新分帧以便将这些帧传递到192.168.2.25的MAC地址。
3、节点192.168.2.25接收这些帧。
高层寻址
应用层是人们与计算机进行交互的层。在提到其他计算机时,使用的是较容易记忆的名称,而不是使用复杂的IP地址。例如,若要访问Microsoft Web站点,用户可在Web浏览器的地址域中键入www.microsoft.com。然后用户的Web浏览器将转到指定的DNS站点并将这个名称转换成一个IP地址。从此,访问该站点时将使用这个IP地址。
HTTP Web浏览器或FTP等应用程序使用端口地址与在其他计算机上运行的相似的应用程序进行联系。端口地址与IP地址的组合就是套接字。例如, Web服务器使用的是端口80,所以如果要连接到IP地址为192.168.2.25的Web服务器,则可以键入192.168.2.25 : 80,但是在运行Web浏览器时,端口号是自动获取的,所以人们一般不需要键入它们。有一些人所共知的适用于大多数应用程序的端口。
面向连接网络寻址
IP网络互联方案是一种无连接的联网方案。每个数据分组都是通过路由器逐级地转发到目的地。路由器读取每个数据分组中的地址并转发数据分组。
面向连接网络中通过网络的路径是事先建立的。该路径模拟物理电路,在ATM网络、帧中继网络和其他面向连接网络中被称为“虚电路”。
在面向连接网络中,标识符将分配给通过网络的路径。该标识符将代替目的地址使用。它识别通向目的地的整个路径而不是目的地本身。在数据分组穿过网络时,交换机读取标识符以决定使用哪个预分配的电路继续转发数据分组。这个过程减少了开销并提升了性能。
图A-5 互联网络寻址
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