IP地址和硬件地址的配合通信研究摘要:我们可以把整个因特网看作是一个单一的、抽象的网络,IP地址是用来标识这个网络上计算机的逻辑地址,这个网络也依靠IP地址与本网上的其它站点互相区分、互相通信。然而在实际通信过程中,仅有IP地址是不够的,还必须借助硬件地址,那么IP地址与硬件地址是如何配合通信的呢?本文通过一个实例来揭示它们之间的配合关系。关键词:IP地址硬件地址通信研究CooperativeCorrespondenceResearchofIPAddressandHardwareAddressLiuYe(1.HuangGangPolytechnicCollege,Huanggang,Hubei,438002,China)Abstract:WemayregardtheentireInternetasasingleabstractnetwork,IPaddressisusedtoidentifythenetworkcomputerasalogicaddress,thenetworkalsodependsupontheIPaddresstodifferentiatemutuallywiththison-lineothersites,tocorrespondmutually.Howeverduringtheactualcourseofcorrespondence,onlyIPtheaddressisinsufficient,itmustdrawsupportfromhardwareaddress,thenIPaddressandhardwareaddressishowtocorrespondcooperatively?Thisarticlerevealedthecooperativerelationsbetweenthemthroughanexample.Keywords:IPAddress;HardwareAddress;Correspond;Research1引言我们可以把整个因特网看作是一个单一的、抽象的网络,IP地址是用来标识这个网络上计算机的逻辑地址,这个网络也依靠IP地址与本网上的其它站点互相区分、互相通信。然而在实际通信过程中,仅有IP地址是不够的,还必须借助硬件地址,那么IP地址与硬件地址是如何配合通信的呢?本文通过一个实例来揭示它们之间的配合关系。2IP地址与硬件地址的层次关系图1展示了IP地址与硬件地址的层次关系。从层次的角度看,硬件地址是数据链路层和物理层使用的地址,而IP地址是网络层和以上各层使用的地址。在发送数据时,数据从高层向下传到低层,然后才到通信链路上传输。使用IP地址的IP数据报一旦交给了数据链路层,就被封装成MAC帧。MAC帧在传送时使用的源地址和目的地址都是硬件地址,这两个硬件地址都写在MAC帧的首部中。根据MAC帧首部中的硬件地址,在通信链路上的设备接收MAC帧。在数据链路层看不见隐藏在MAC帧的数据中的IP地址。只有在剥去MAC帧的首部和尾部后将MAC层的数据上交给网络层,网络层才能在IP数据报的首部中找到源IP地址和目的IP地址。3实例研究图2是一个实例,由三个局域网通过两个路由器R1和R2互连起来。现在主机H1要和主机H2通信。这两个主机的IP地址分别是IPl和IP2,而它们硬件地址分别为HAl和HA2。通信的路径是:H1→经过R1转发→再经过R2转发→H2。路由器R1因同时连接到两个局域网上,因此它有两个硬件地址,即HA3和HA4。同理,路由器R2也有两个硬件地址HA5和HA6。图3是从协议栈的层次上看图2数据流动的全景。这个全景包含着两个层次。从虚拟的IP层上看IP数据报的流动和从数据链路层上看MAC帧的流动。这两个数据流动的层次是有技术上差别的。从虚拟的IP层只能看到IP数据报。虽然IP数据报要经过路由器R1和R2的两次转发,但在它的首部中的源地址和目的地址始终分别是IPl和IP2。图中的数据报上写的“从IPl到IP2”就
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示前者是源地址而后者是目的地址。数据报中间经过的两个路由器的IP地址并不出现在IP数据报的首部中。虽然在IP数据报首部有源站IP地址,但路由器只根据目的站的IP地址的网络号进行路由选择。从数据链路层上只能看到MAC帧。IP数据报被封装在MAC帧中。MAC帧在不同网络上传送时,其MAC帧首部中的源地址和目的地址要发生变化。开始在H1到Rl间传送时,MAC帧首部中写的是从硬件地址HAl发送到硬件地址HA3,路由器R1收到此MAC帧后,在转发时要改变首部中的源地址和目的地址,将它们换成从硬件地址HA4发送到硬件地址HA5。路由器R2收到此帧后,再改变一次MAC帧的首部,填入从HA6发送到HA2,然后在R2到H2之间传送。MAC帧的首部这种变化,在IP层上是看不见的。表1列出了图2不同层次、不同区间的源地址和目的地址。IP层抽象的互联网屏蔽了下层很复杂的细节。在抽象的网络层上讨论问题,就能够使用统一的、抽象的IP地址研究主机和主机或主机和路由器之间的通信。