了解网络协议后，我们会发现网络通信的五层模型中主要有两种观点:IP地址和MAC地址。
那么IP地址是怎么来的，又是怎么消失的呢？MAC地址和IP地址有什么区别？
这次回答以上问题之前，先热身一下身体。大家知道怎么查这个机器的IP吗？即使没有专业学过计算机的人，只要折腾过电脑，重装过系统，大部分城市都知道答案:Windows下的ipconfig，linux下的ifconfig。
在Windows下输入ipconfig，我们会看到这个界面:
在linux下输入ifconfig，我们会看到这个界面:
IP地址；网络地址
可以看到，在Windows和linux两种操作系统下，输入相关命令，就可以显示这台机器上的所有网卡。大多数网卡城市都有一个IP地址。就跟192.168.1.73一样，是我本地以太网的IP地址。
IP地址是网络世界中一个网卡的通信地址，相当于我们现实世界中的门牌号。
注意，IP地址是网卡的通信地址，而不是机器的通信地址。很多时候，我们会说一台电脑只有一个IP地址，本质上并不准确。准确的说，应该是:
一个网卡在统一周期内只能有一个IP地址，一台机器可以有多个IP地址。
就像我们的笔记本，普通城市的有线网卡和无线网卡都有一个IP地址，无线网卡也有一个IP地址。
一台机器有多个IP地址，那么IP地址会重复吗？其实应该会遇到IP地址重复的情况。有时候我们的电脑会弹出网络地址冲突，无法上网。大部分是IP地址冲突。
欺骗
就像上面的输出一样，192.168.1.73是一个IP地址。这个地址被一个点(.)，每个部门有8位，所以总IP地址是32位。显然，在当今互联网社会，32位的IP地址显然是“狼多肉少”。于是就有了IPv6，就是上面效果中的fe80:: 515d: 5483: ff4d: 6D9/64。这个有128人，可以满足我们现在的需求。至于以后会不会有IPv8，要看以后互联网的成长。
分类
我们应该都听说过IP地址分为A、B、C、D、e五类，对于A、B、C类，主要有两个部门。第一个部门是网络号，第二个部门是主机号。
下图显示了三种地址类型(A、B和C)中可以包含的主机数量..
这里面有问题。C类地址包含的主机太少，而B类地址包含的主机太多，于是就有了一个折中的办法，叫做无类型域间路由。
无类型域间路由
顾名思义，无类型域间路由(CIDR)的基本思想是取消地址的分类结构，而是允许通过可变长度的边界来分配网络数量。192.168.1.73/24是非类型化域间路由模式的IP地址。这个花里胡哨的IP地址把32位IP地址分成两部分，网络号在前，主机号在后。在哪里分？如果你留心调查，可以看到上面的地址有一条斜线，斜线后面是数字24。这个24的意思是前24位是网络号，后8位是主机号。
公共IP地址和私有IP地址
继续看上表。表格最右边的一列是私有IP地址段。通常我们在一个局域网内，看到的IP地址都是私有IP地址。因为这些地址允许组织内的IT人员管理和分配自己，所以它们也可以重复。因此，您的局域网的私有IP地址段将与我的局域网相同。
上面我们说了，小明在家里跟同单元的朋友说他是5单元101号，朋友们可以理解，但是如果他这样跟小红说，小红会问，你是哪个小区的？这里的小区其实是公有IP地址，5单元101号是私有IP地址。
表中的192.168.0.x是最常见的私有IP地址段。就像我们家的路由器地址，一般都是192.168.0.1。
知识产权分配和释放
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IP分发我们平时要少接触。还记得上大学的时候，刚入学做的第一件事就是赶紧交网费。会有一步需要时间去支付互联网。网管会要求你提供MAC地址，然后把IP地址和MAC地址绑定，这就是博主在隔壁宿舍不能通过网线上网的原因。
其实如果积累了相关知识，可以通过订购银行来设置自己的IP地址。当然，能不能交流还得看你的知识储备。
除了订线设置，IP分配也要一直用“拿来主义”。无论在学校还是在办公室，市里的网管都会给你分配的IP，直接使用。但是，有时候我会很好奇，网管是怎么分配IP的？一条一条的定线很难吗？此时，将使用动态主机设置协议(DHCP)。
动态主机设置协议
这个协议的原理是什么？让我们以一台新机器加入网络为例来介绍一下DHCP过程。
当一台机器新加入网络时，它看起来一定很困惑，除了自己的MAC地址之外什么都不知道。没人关心你怎么办？然后，不管愿不愿意，先喊一声，告诉大家我来了。喂？这一瞬间的相似度基本靠“吼”。这一步称为DHCP发现。
新机使用IP地址0.0.0.0发送广播包，目的IP地址为255.255.255.255。广播包封装在UDP中，UDP封装在BOOTP中。在这个广播包里，新人喊了一句:我是新来的(开机请求)，MAC地址是xxx，还没有IP。谁能给我一个IP地址？模式如下所示:
这时，网络中的DHCP服务器就相当于这个局域网的管理员。他知道一个“新来者”已经到达，需要分配一个IP地址。这个过程是DHCP提供的。同时，DHCP服务器会保留为本机器提供的IP地址，这样就不会将相同的IP地址分配给其他机器。DHCP Offer的模式就像下图，上面有分配给新人的地址。
DHCP服务器仍然使用广播地址作为目的地址，因为此时请求分配的新人没有自己的IP地址。如果一个局域网中有多个DHCP服务器，新机器将接收多个DHCP Offer。
它将选择DHCP提供中的一个，该DHCP提供通常是第一个到达的，并向网络发送DHCP请求广播数据表，该数据表包括客户端的MAC地址、要分配的IP地址、提供该IP的DHCP服务器的地址等。，并告诉所有DHCP服务器它将接受哪个IP地址，并告诉其他DHCP服务器取消它们提供的IP地址，以便提供给下一个IP请求分配器。新人广播包的模式如下:
此时由于还没有得到DHCP服务器的最终确认，新机仍然使用0.0.0作为源IP地址，255.255.255.255作为目的地址进行广播。
当DHCP服务器收到新机器的DHCP请求时，会向新机器广播回一个DHCP ACK消息包，说明已经接受了新机器的选择，并将这个IP地址分配信息和其他设置信息放入广播包中发送给新机器。DHCP ACK模式如下:
新机收到DHCP ACK后，会检查分配的IP地址是否能满足要求。如果无法使用，会向DHCP服务器发送DHCP拒绝消息，通知其禁用IP地址，然后新机会先申请新地址。
当新机器的IP租期超过50%时，DHCP客户端会以单播形式向DHCP服务器发送DHCP请求消息，更新IP地址。如果DHCP客户端成功接收到DHCP服务器发送的DHCP ACK报文，将根据响应时间延长IP地址租期；如果没有收到DHCP服务器发送的DHCP ACK消息，DHCP客户端将继续使用该IP地址。
当新机器的IP租期超过87.5%时，DHCP客户端会以广播的形式向DHCP服务器发送DHCPRequest消息，更新IP地址。如果DHCP客户端成功接收到DHCP服务器发送的DHCP ACK报文，将根据响应时间延长IP地址租期；如果没有收到DHCP服务器发送的DHCP ACK消息，DHCP客户端将继续使用该IP地址，DHCP客户端将向DHCP服务器发送DHCP Release消息释放该IP地址，直到该IP地址的租期到期，并首先发起新的IP地址申请流程。
mac地址
在我们的IP地址查询的输出效果中，有一行:
链路封装:以太网HWaddr 28:d2:44:ce:77:51
这叫MAC地址，是网卡的物理地址，用十六进制的六个字节表示。
MAC地址是一个容易被误解的地址。因为MAC地址是世界上唯一的，所以不会有相同MAC地址的网卡。我们很容易想到，既然是全球唯一，网络通信就不能直接用MAC地址吗？为什么要加一个IP地址，多封装一层，然后再通信？
当然是不可能的。我们想将网络数据包从一个地方传输到另一个地方。除了明确的地址，我们还需要定位功能。就像你去广州找博主，我只告诉你我的身份证号。你能在广州找到我吗？这种搜索无异于大海捞针。但是，如果我告诉你我的详细地址，你可以直接通过导航找到相应的地址，然后找到我。
IP地址在一定程度上承担了详细地址等远程位置的作用。MAC地址更像是一个ID号，是一个唯一的标识。它独特的设计是在组网的时候把不同的网卡放在一个网络里，没有忧郁的冲突。
当然，MAC地址也有一定的定位作用。就像你来到博主的办公室，你可以在办公室里叫出谁是XXX。博主听到会站出来回复你的。但是，如果你在博主听不到的地方喊，没有人会回答你。这说明MAC地址的通信限制比较小，只限于一个子网。
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