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计算机网络系列内容的学习目录 → \rightarrow →谢希仁计算机网络学习系列内容汇总。 7. MAC地址、IP地址以及数据链路层使用的ARP协议7.1 MAC地址7.1.1 课后练习 7.2 IP地址7.2.1 课后练习 7.3 ARP协议7.3.1 课后练习 7. MAC地址、IP地址以及数据链路层使用的ARP协议数据链路层 ■ MAC地址是以太网的MAC子层所使用的地址; 网际层 ■ IP地址是TCP/IP体系结构网际层所使用的地址; ■ ARP协议属于TCP/IP体系结构的网际层,其作用是已知设备所分配到的IP地址,使用ARP协议可以通过该IP地址获取到设备的MAC地址; ■ 尽管IP地址和ARP协议属于TCP/IP体系结构的网际层 (而不属于数据链路层),但是它们与MAC地址存在一定的关系,并且我们日常的网络应用都离不开MAC地址、IP地址以及ARP协议。 因此,我们将这三者放在一起讨论。 7.1 MAC地址■ 当多个主机连接在同一个广播信道上,要想实现两个主机之间的通信,则每个主机都必须有一个唯一的标识,即一个数据链路层地址; ■ 在每个主机发送的帧中必须携带标识发送主机和接收主机的地址。 由于这类地址是用于媒体接入控制MAC(Media Access Contro),因此这类地址被称为MAC地址; ⋄ \diamond ⋄ MAC地址一般被固化在网卡(网络适配器)的电可擦可编程只读存储器EEPROM中,因此MAC地址也被称为硬件地址; ⋄ \diamond ⋄ MAC地址有时也被称为物理地址。请注意:这并不意味着MAC地址属于网络体系结构中的物理层!
■ 一般情况下, 用户主机会包含两个网络适配器:有线局域网适配器(有线网卡)和无线局域网适配器(无线网卡)。每个网络适配器都有一个全球唯一的MAC地址。而交换机和路由器往往拥有更多的网络接口,所以会拥有更多的MAC地址。综上所述,严格来说,MAC地址是对网络上各接口的唯一标识,而不是对网络上各设备的唯一标识。 IEEE 802局域网的MAC地址格式:
1. 以下哪个地址是广播MAC地址( C ) A. 00-00-00-00-00-00 B. AB-CD-EF-11-22-33 C. FF-FF-FF-FF-FF-FF D. 29-29-29-29-29-29 分析: FF-FF-FF-FF-FF-FF是广播MAC地址。 2. 以下哪个地址是多播MAC地址( B ) A. 00-00-00-00-00-00 B. A9-8B-7C-6D-5E-4F C. FF-FF-FF-FF-FF-FF D. 0A-1B-2C-3D-4E-5F 分析: ■ IP地址是因特网 (Internet) 上的主机和路由器所使用的地址,用于标识两部分信息: ⋄ \diamond ⋄ 网络编号:标识因特网上数以百万计的网络 ⋄ \diamond ⋄ 主机编号:标识同一网络上不同主机(或路由器各接口) ■ 很显然, 之前介绍的MAC地址不具备区分不同网络的功能。 ⋄ \diamond ⋄ 如果只是一个单独的网络,不接入因特网,可以只使用MAC地址(这不是一般用户的应用方式)。 ⋄ \diamond ⋄ 如果主机所在的网络要接入因特网,则IP地址和MAC地址都需要使用。 从网络体系结构看IP地址与MAC地址: 从网络体系结构的角度看看IP地址与MAC地址的封装位置。如下图所示,以五层原理体系结构为例。
数据包转发过程中IP地址与MAC地址的变化情况:
例: 路由器R通过以太网交换机S1和S2连接两个网络,R的接口、主机H1和H2的IP地址与MAC地址如下图所示。若H1向H2发送一个IP分组P,则H1发出的封装P的以太网帧的目的MAC地址、H2收到的封装P的以太网帧的源MAC地址分别是( D )
分析: 1. 下图中各主机和路由器各接口的MAC地址和所配置的IP地址都已标注在它们的旁边,假设主机H1要给H2发送一个IP数据报,该IP数据报会被封装成以太网帧进行发送,则当H2收到该帧时,其首部中的源MAC地址以及所封装的IP数据报首部中的源IP地址分别是( B )
分析: 在数据包的转发过程中,源IP地址和目的IP地址始终保持不变;而源MAC地址和目的MAC地址逐段链路(或逐个网络)改变。 7.3 ARP协议MAC地址属于数据链路层范畴,IP地址属于网络层范畴。 问题: 如何通过IP地址找到其相应的MAC地址? 这就是地址解析协议ARP所要实现的主要功能。
ARP协议只能在一段链路或一个网络上使用,而不能跨网络使用。
总结: 1. 下列情况需要发送ARP请求的是( C ) A. 主机需要接收信息,但ARP高速缓存表中没有源IP地址与MAC地址的映射关系 B. 主机需要接收信息,但ARP高速缓存表中已有源IP地址与MAC地址的映射关系 C. 主机需要发送信息,但ARP高速缓存表中没有目的IP地址与MAC地址的映射关系 D. 主机需要发送信息,但ARP高速缓存表中已有目的IP地址与MAC地址的映射关系 分析: 主机需要发送信息,但ARP高速缓存表中没有目的IP地址与MAC地址的映射关系时,需要发送ARP请求。 2. 主机A发送IP数据报给主机B,途中经过了8个路由器,则在此过程中使用ARP的次数为( B ) A. 8 B. 9 C. 10 D. 11 分析: 主机用1次,其余路由器各1次。 途经8个路由器,那么在发送过程中开始发送,原主机会用1次ARP地址解析协议找到第1个路由器的物理地址,每经历1个路由器就会使用1次ARP地址解析协议,故总共会用到8次。 |
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