面试题答案
一键面试- IP地址与MAC地址协同工作原理
- IP地址的作用：IP地址用于逻辑寻址，它标识了网络中的主机在整个网络中的位置。在跨子网网络环境中，IP地址的网络部分决定了主机所属的子网，而主机部分则标识子网内的具体主机。例如，对于IP地址192.168.1.100/24，192.168.1是网络部分，100是主机部分。当数据要从一个主机发送到另一个主机时，源主机首先根据目标IP地址确定目标主机是否在同一子网内。如果在同一子网，可直接通信；如果不在同一子网，数据将被发送到默认网关。
- MAC地址的作用：MAC地址是物理地址，固化在网络设备（如网卡）的硬件中。它用于在同一物理网络（子网）内进行数据帧的传输。数据链路层通过MAC地址来识别网络中的设备。每个网络接口都有唯一的MAC地址，例如00 - 11 - 22 - 33 - 44 - 55。
- 协同工作流程：当源主机要向目标主机发送数据时，首先检查目标IP地址与自己的IP地址是否在同一子网。若在同一子网，源主机直接使用目标主机的MAC地址封装数据帧进行传输；若不在同一子网，源主机将数据发送到默认网关（路由器）。路由器根据目标IP地址进行路由选择，找到下一跳的IP地址，然后获取下一跳设备的MAC地址，重新封装数据帧进行转发，如此逐跳转发，直到数据到达目标子网，最终根据目标主机的MAC地址将数据交付给目标主机。
- ARP协议的作用
- ARP（地址解析协议）的主要作用是将IP地址解析为对应的MAC地址。在网络通信中，数据链路层使用MAC地址进行数据帧的传输，但网络层以上使用的是IP地址。因此，当需要在同一子网内通信时，源主机必须知道目标主机的MAC地址才能封装数据帧。ARP协议就是解决这个问题，它在本地网络中建立IP地址到MAC地址的映射关系。
- ARP协议的工作流程
- ARP请求：当源主机需要发送数据到目标主机且不知道目标主机的MAC地址时，源主机在本地子网内广播一个ARP请求数据包。这个请求数据包包含源主机的IP地址、源主机的MAC地址以及目标主机的IP地址。例如，源主机A（IP：192.168.1.10，MAC：00 - AA - BB - CC - DD - EE）要向目标主机B（IP：192.168.1.20）发送数据，A会广播ARP请求“谁是192.168.1.20，请告诉我你的MAC地址，我的IP是192.168.1.10，MAC是00 - AA - BB - CC - DD - EE”。子网内所有主机都会收到这个广播，但只有目标主机B会响应。
- ARP响应：目标主机B收到ARP请求后，发现请求的IP地址是自己的，于是向源主机A发送一个ARP响应数据包。这个响应数据包是单播的，包含目标主机B的IP地址、目标主机B的MAC地址、源主机A的IP地址和源主机A的MAC地址。例如，B回应“A，我的IP是192.168.1.20，MAC是00 - FF - GG - HH - II - JJ”。
- 缓存更新：源主机A收到ARP响应后，将目标主机B的IP地址和MAC地址的映射关系存储在自己的ARP缓存表中。以后再向B发送数据时，就可以直接从ARP缓存表中获取B的MAC地址进行数据帧封装，而不需要再次发送ARP请求。ARP缓存表中的条目有一定的生存时间，超时后会被删除，以适应网络拓扑的变化。