mac地址、IP地址和端口号

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

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