在網路通訊中，MAC位址、IP位址和子網路劃分是最基礎且重要的概念。理解這些概念不僅可以幫助我們更理解網路結構，還能為實際網路配置與管理提供支援。本文將對它們進行詳細講解。
什麼是MAC位址？
MAC位址，又稱為實體位址或硬體位址，是在網卡出廠時設定的一個全球唯一識別。它採用16進位表示，長度為6個位元組（48位元），通常以“AA:BB:CC:DD:EE:FF”格式顯示。 MAC位址工作在OSI模型的資料鏈結層，交換器透過記錄和識別MAC位址表中的連接埠號碼來轉送資料幀，確保設備在區域網路內的準確定位和通訊。
MAC位址在區域網路內的作用至關重要。區域網路中的設備透過MAC位址進行通信，交換機會基於資料幀中的「目標MAC位址」欄位將資料轉送給指定設備。因此，MAC位址是區域網路設備之間通訊的“身份證”，每個設備在出廠時就擁有唯一的MAC位址，以便於網路識別。
什麼是IP位址？
IP位址是為網路上的每一個網路和每一個裝置所指派的邏輯位址。它在OSI模型的網路層（第三層）工作，用於在互聯網上標識並定位設備。 IP位址有兩種類型：IPv4和IPv6。
IPv4位址由32位元二進位數組成，通常表示為「xxx.xxx.xxx.xxx」的格式，每一段由8位元二進位數（1位元組）組成，總共四段，以「.」分隔。例如，192.168.1.1。
IPv6位址使用128位，提供了更大的位址空間，支援未來更多裝置的存取。
IP位址的組成與分類
IP位址由「網路標識」和「主機標識」兩部分組成，其中網路部分用於表示網路位置，而主機部分錶示網路內的特定設備。相同網段內的設備共享相同的網路標識，不同設備則有唯一的主機標識。
IP位址分為以下幾類：
A類位址：範圍為0.0.0.0至127.255.255.255，預設子網路遮罩為255.0.0.0，適用於大型網路。
B類位址：範圍為128.0.0.0至191.255.255.255，預設子網路遮罩為255.255.0.0，適用於中型網路。
C類位址：範圍為192.0.0.0至223.255.255.255，預設子網路遮罩為255.255.255.0，適用於小型網路。
D類位址：範圍為224.0.0.0至239.255.255.255，用於組播通訊。
E類位址：範圍為240.0.0.0至255.255.255.255，保留用於實驗和未來的應用。
此外，還有一些保留IP位址，無法在公共網際網路中進行資料傳輸，僅限於區域網路（LAN）使用：
A類保留IP位址：10.0.0.0至10.255.255.255
B類保留IP位址：172.16.0.0至172.31.255.255
C類保留IP位址：192.168.0.0至192.168.255.255
常見的特殊IP位址段：
0.0.0.0/0：表示所有未定義目標。
127.0.0.1/8：本地回環位址（Localhost），代表本機。
169.254.0.0/16：當主機無法從DHCP伺服器取得IP位址時自動指派的位址。
100.64.0.0–100.127.255.255：保留用於電信級NAT的IP段。
如何計算子網路？
子網路劃分透過子網路遮罩來實現，子網路遮罩用於將IP位址劃分為網路號碼和主機號碼。例如，對於IPv4位址192.168.1.1，預設的C類子網路遮罩是255.255.255.0，這表示前24位元屬於網路號碼，最後8位元為主機號碼。
例子：
對於192.168.1.0/24的子網路：
網路號碼是192.168.1，主機號碼範圍是從0到255（不含網路位址0和廣播位址255）。
總共可容納254台設備。
在不同子網路內的資料通訊需要透過路由器轉送。路由器會分析IP套件中的目標IP和來源IP，依據路由表決定是否在本地轉送數據，或轉送至其他網段。
總結
MAC位址與IP位址是網路設備的基本識別。 MAC位址確保區域網路內設備的通信，而IP位址保證設備在網際網路中的唯一性和可及性。透過子網路劃分，網路管理者可以合理利用IP位址，提升網路效率與安全性。了解這些基礎概念有助於更深入地理解網路通信，為網路配置、故障排除及最佳化提供支援。
