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

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2010）10-0015-02

Cooperative Correspondence Research of IP Address and Hardware Address

LiuYe

(1. HuangGang Polytechnic College，Huanggang，Hubei，438002，China)

Abstract：We may regard the entire Internet as a single abstract network, IP address is used to identify the network computer as a logic address, the network also depends upon the IP address to differentiate mutually with this on-line other sites, to correspond mutually. However during the actual course of correspondence,only IP the address is insufficient, it must draw support fromhardware address, then IP address and hardware address is how to correspond cooperatively? This article revealed the cooperative relations between them through an example.

Keywords：IP Address；Hardware Address；Correspond；Research

1 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。

2 IP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”就表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。

参考文献

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