MAC地址—IP地址—子网掩码

路由器的引入

由于交换机只能在同一网段中传输信息，传输的范围有限。如图2中PC0和PC1不在同一个网段中不能通信。所以引入交换机来解决此问题

图1

路由器的示例

1.PC0通信PC1在同一网段

pc0的ip是192.168.3.10；pc1的ip地址是196.168.3.11。具体过程如下表

2.PC0通信PC2不在同一网段，流程图如下表


然后从Router0 的Fa1/0端口发出arp信号找目标ip地址。
找到PC2是目标地址后会发送arp告诉Swith1我的mac地址什么
Switch1再发送arp告诉Router0【PC2的MAC地址是什么】
然后arp路径是 ROuter0的Fa0/0—->Switch0—->PC0.
最后PC0 再发送真正的IMCP

补充每个设备都有自己的arp缓存记录和自己连接成功的设备的mac地址和ip地址。用arp -a查看用arp -d 删除缓存。

MAC地址

就是物联地址是由6个字节的16进制数组成的。可以通过cmd输入ipconfig /all 命名。查看本地连接中的物理地址。或者进入网络和共享中心点击【连接】在点击【详细信息】可以看到。

IP地址

IP地址默认说的是ipv4.有两个组成部分。第一个是网络标识【网段】第二个是主机标识【网段内的第x台机器】。以PC0为例其ip地址是192.168.3.10，而子网掩码是255.255.255.0

IP地址 = 网络ID + 主机ID 
IP地址:           130.168.1.10
子网掩码:         255.255.0.0
网段OR网络地址    130.168.0.0
两台机器在通讯前要判断是否在同一个网段，不同的要用路由器

ip地址的类别

A类地址

&emsp;A类地址只有前8位是网络地址，而且第一位必须是0开头max=01111111【2进制】=127，其中0和127不可用，一共有126个可用的网络地址，所以网络ID的范围是[1,126]。而主机地址一共用2^24-2=256* 256 *256个。主机地址=从0一直到2^0+……+2^23=2^24-1范围。其中2^24-1是广播地址【11111111,11111111,11111111】。0是【00000000,00000000,00000000】

A类地址

因为A类网段有8个网络位，1-126都可以克表示。而每一个网段中的主机个数是256*256*256-2个，比如120.0.0.0就有256*256*256-2=16777214个主机

B类地址

B地址

B类地址的网络id的范围值是10000000,00000000到10111111,11111111所以是[128,255]，主机地址最小值min=00000000,00000000=0；最大值是11111111,11111111=2^16 - 1=65536-1=65535【是广播地址】

C类地址

子网掩码的表示方法

要是搞不清楚可以通过 https://www.sojson.com/convert/subnetmask.html 计算，

为什么要IP地址划分

例子

如果要让500台主机在同一个网段内，那就分配一个B类网段，比如191.100.0.0/16。这就不能分开放到2个C类网段里去。比如191.100.0.1/24 和 191.100.0.2/24。

IP地址   191.100.0.0                      11000000  01100100 | 00000000  00000000       掩码     255.255.0.0                      11111111  11111111 | 00000000  00000000
                                       & ---------------------------------------
网络地址 191.100.0.0                      11000000  01100100  |00000000  00000000
广播地址 是竖线后面全部为1
         191.100.255.255                  11000000  01100100 | 11111111  11111111     在`191.100.0.0 ~ 191.100.255.255`这个网段内有  `191.100.0.1 ~ 191.100.255.254` ==`65534`个可用地址，这么多个主机数来放置500各主机属于极大的浪费，所以需要子网划分。

子网划分的定义

借用主机位当做网络位，这样网段数增加，但每个网段中的主机数减少了。一般是等长子网划分。

子网划分可以提高IP地址的利用率，比如在192.168.0.0/24的网段内要存储100个主机，而次网段可以容纳192.168.0.1 ~~ 192.168.0.254一共254个主机。那么多出来154个主机没有使用造成网段的浪费，现在怎么划分子网才能让网段利用率高。

本来有一个C类网段  192.168.0.0/24
先把原来的主机数分成2段，掩码就要往后移动一位变成25位   192.168.0.0
     原ip地址    192.168.0.0     ------------->  11111111,10101000,00000000,00000000
    子网掩码    255,255,255,128   ------------->  11111111,11111111,11111111,10000000
             ----------------------------------------------------------------------
     第一个网络地址            ------------->  11111111.10100000,00000000,00000000   192.168.0.0/25 
     第一个网段A   可用的主机地址的范围是192.168.0.1  到  192.168.0.127 
     第二个网络地址            ------------->  11111111.10100000,00000000,10000000   192.168.0.128/25
     第二个网段B   可用的主机地址的范围是192.168.0.129  到  192.168.0.254

子网划分