mac地址、IP地址和端口号

时间:2022-02-09 11:16:42

看了很多遍,才整理出来我对整个通信过程的理解,大致如下,后期会不断学习补充更正:

在利用TCP/IP协议族进行通信的时候,有三个比较关键的确认身份的信息:mac地址、IP地址和端口号。

  • mac地址是在数据链路层包裹在以太网头部中的,它主要用来识别同一个链路中的不同计算机。Mac地址即网卡号,每块网卡出厂的时候,都有一个全世界独一无二的 MAC 地址,长度是 48 个二进制位,通常用 12 个十六进制数表示。
  • IP地址是在网络层的IP头部里,用于识别网络中互联的主机和路由器,其实主要是确认子网,通过子网掩码确认某个IP地址所在的子网,而后再在子网内部确认mac地址就能找到准确的用户了。
  • 端口号是在传输层包含在TCP/UDP头部中的,用于识别应用程序。一台主机上能运行多个程序,那么接收到的消息到底是哪个程序的呢?就需要端口号来确认。

端口号有两种:

    • 固定的端口号,是形如http,telnet,ftp等广为使用的应用协议所使用的端口号是固定的
    • 动态分配的端口号,这个时候服务端要确定监听端口号,接受服务的客户端没必要确定端口号

端口号由传输层协议决定,因此不容传输协议可以使用相同的端口号,所以TCP和UDP可以使用同一个端口号

mac地址、IP地址和端口号

例如,主机A向主机B利用发送了一条消息,则在TCP head里包含了发送消息的应用的端口号以及接收方应用的端口号,传递给它的下一层,网络层会将TCP数据包封装起来再加自己的头部,IP头部里包含本地IP以及接收方IP等信息传递给数据链路层。数据链路层会再给加一个以太网头部,这里包含双方的mac地址。那么对方IP和端口号都好得到,可是mac地址如何获得呢?这个时候需要ARP协议,这个暂且不说,直说在已知mac地址和IP地址端口号情况下如何发送消息。

首先以太网数据包会在其子网内部广播,如果接收方在其子网内,则在比对mac地址后直接接收数据。如果不在同一个子网内,以太网协议就不能实现数据传输了,而且因为以太网协议采取广播的方式发送消息,就算没有局限在子网内,如果给非常庞大的主机群广播消息是非常可怕的。这个时候就需要IP地址了,IP地址主要是用来区分哪些mac地址在同一个子网。找到目的主机所在子网之后再根据mac地址确认主机,IP层从IP首部确定数据包所用的协议之后将数据包交给对应的协议,再由协议来确认程序的端口号,从而实现了消息的传递