详解ip addr展示的信息——IP、MAC

如何查看本机的IP地址呢?我想这个问题肯定难不倒程序员们。大家肯定知道如果是windows系统,那么在cmd窗口中,输入ipconfig即可,想要查看更详细的信息,输入ipconfig /all
如果是linux系统的话,如果你已经安装了net-tools这个工具的话,就可以使用ifconfig命令来查看。但如果你没有安装这个工具包的话,还可以通过ip addr来查看。
下面看一个主机上输入ip addr显示出的信息

# ip addr
1: lo: <LOOPBACK,UP,LOWER_UP> mtu 65536 qdisc noqueue state UNKNOWN group default qlen 1000
    link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00
    inet 127.0.0.1/8 scope host lo
       valid_lft forever preferred_lft forever
2: eth0: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc pfifo_fast state UP group default qlen 1000
    link/ether 00:16:3e:14:a2:5b brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
    inet 172.16.1.196/20 brd 172.16.15.255 scope global dynamic eth0
       valid_lft 291113559sec preferred_lft 291113559sec

该命令可展示出主机上所有的网卡信息。可以看到,目前该主机上有两块网卡,lo以及eth0.

IP地址

172.16.1.196即eth0网卡的ip地址,它由四个部分组成,每个部分占8位(1字节),共32位。IP 地址是一个网卡在网络世界的通讯地址,相当于我们现实世界的门牌号码。既然是门牌号,那么大家都是不一样的,如果出现一样的话,会发生IP地址冲突而导致上不了网的状况。

IP地址的分类

理论上的ip地址最多有2的32次方个,也就是4294967296个,实际上远远没有这么多。IP地址被分为了5类,实际能用的就A/B/C前三类。
20190612163358672 - 详解ip addr展示的信息——IP、MAC
下面这个表格,详细地展示了 A、B、C 三类地址所能包含的主机的数量。

类别

IP地址范围

私网IP地址范围

子网掩码

网络数

网段最大主机数

A

1.0.0.1-127.255.255.254

10.0.0.0-10.255.255.255

255.0.0.0

126 (2^ 7-2)

16777214 (2^ 24-2)

B

128.0.0.1-191.255.255.254

172.16.0.0-172.31.255.255

255.255.0.0

16383 (2^ 14-1)

65534 (2^16-2)

C

192.0.0.1-223.255.255.254

192.168.0.0-192.168.255.255

255.255.255.0

2097152 (2^ 21-1)

254 (2^8-2)

无类型域间选路(CIDR)

看上面表格会发现一个问题,就是C类地址能包含的主机数太少了,只有254个,不够一个大一点的企业使用。而B类又太多了,很少有这么大的单位。所以,就有了一个折中的办法CIDR。
CIDR通过子网掩码将ip地址一分为二,前面的部分为网络号,后面的部分为主机号。下面通过例子看子网掩码是如何划分网络号和主机号的:

172.16.1.196/20

这个地址表示形式就是CIDR。斜杠后面的20即子网掩码,它是由前面连续的20个1组成的,即11111111.11111111.11110000.00000000。表示前20位为网络号,后12位为主机号。所以该网络可用主机数为2的12次方再减去2(一个网络地址、一个广播地址)
将子网掩码和 IP 地址按位AND计算,就可得到网络号。我们来计算下网络号以及第一个可用地址最最后一个可用地址

*.*.00000001.*
*.*.11110000.*
--------------
172.16.0.0  <===网络号

获得了网络号,那么第一个可用地址为:172.16.0.1,最后一个可用地址为:172.16.15.254。
伴随着CIDR还有广播地址,172.16.15.255,它是主机号的最后一个。如果发送这个地址,那么172.16.0.0这个网络里的主机都能收到。

公有IP和私有IP

在工作中,基本上不用划分A类、B类还是C类,所以时间长了,大家都忘记了这个分类,只记得CIDR。但是有一点还是要注意的,就是公有 IP 地址和私有 IP 地址。关于私有IP范围,在之前的表格已经给出。当你看到10.x.x.x或172.x.x.x或192.x.x.x时,就要明白,这是个私有ip地址。
那么私有ip和公有ip都是用来干嘛的呢?

  • 公有IP地址是广域网的范畴,通过它能直接访问互联网。如果你想搭建一个网站,让全世界的人都能访问,那么就需要使用公有IP。
  • 私有IP地址:我们企业或家庭内部组建局域网用的IP,一般都会用私有IP。私有地址是局域网范畴内的,私有IP禁止出现在Internet中。

MAC地址

link/ether 00:16:3e:14:a2:5b
这一行显示的是MAC地址,它有12位16进制数组成,用6个字节表示。它是网卡的物理地址,号称全球唯一,不会有两个相同的MAC地址。既然是全球唯一,那么用它来替代ip不是非常好的。
这样是不行的,因为网络中的数据包传递,除了要有确定的地址外,还要有定位功能。MAC地址是不具备远程定位功能的,而IP具有远程定位功能。MAC地址类似身份证号,每个人身份证号都是唯一的,但是你不能通过这个号去找到这个人的住址。而IP则类似身份证上面的家庭住址信息。
MAC地址虽不具备远程定位功能,但还是有一定的定位功能的(在局域网内)。比如在同一间办公室,你吼一声身份证号xxxxxx是谁,办公室人听到了,有人站起来说是我。但如果这个人在外地(不在同一个网段),你吼破嗓子也没人回应。

总结

  • IP地址具有定位功能;MAC地址唯一,但不能远程定位
  • CRID用来划分子网
  • IP分为公有IP、私有IP。

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