[计算机网络]IP地址和MAC地址缺一不可！

太过爱你忘了你带给我的痛 2023-07-15 15:15 1阅读 0赞

在学习计算机网络的过程中，一直有一个问题困扰着我：为什么需要MAC地址和IP地址结合使用才能寻址，知道IP地址之后还要通过ARP协议反查对应的MAC地址？

后来本菜鸡发现这IP地址和MAC地址二者是相辅相成的：

*  IP地址是网络层使用的地址，它能唯一地确定一台主机在网络中的位置，另外它有一种办法来区分不同的网络。IP地址在划分的时候会把网络划分为若干个子网。
 *  MAC地址是数据链路层使用的地址，它也能唯一地确定一台主机在网络中的位置。但是它没有一种办法很好地区分不同的网络。

因此在寻路的过程中，先通过IP地址找到目的主机对应的子网，然后再使用ARP协议得到主机的具体MAC地址，从而正确的找到目的主机，这样是效率最高也是最实用的方法。

> 然后我们就发现这个问题变得简单了：当年设计 IP 地址的目的是什么呢？当年设计出 IP 地址这个东西，就是因为随着网络中的设备逐渐增多，人们发现路由（也就是寻找数据包从发送方到接收方的路径）变得越来越困难了。于是人们想了一个办法，就是把网络划分成很多个子网。这样，在路由的时候，路由器可以把其他子网看成一个整体来进行计算。对于目的地在其他子网的数据包，路由器只需要让数据包到达那个子网即可，而剩下的工作就由子网内部解决了。虽然这种方法只能让寻找到的路径接近最优而不保证最优，不过它大大减少了路由器的计算量，利大于弊，所以被采用了。
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> 那么为什么我们需要 IP 地址呢？因为如果我们只用 MAC 地址的话，我们会发现路由器需要记住每个 MAC 地址所在的子网是哪一个（不然每一次收到数据包的时候路由器都要重新满世界地去找这个 MAC 地址的位置）。而世界上有 2的48次方个 MAC 地址，这就意味着即使我们给每个 MAC 地址只留 1 字节的储存空间，每个路由器也需要 256 TB 的内存！这显然是不可能实现的。
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> 这就是我们需要 IP 地址的原因了。和 MAC 不同的是，IP 地址是和地域相关的。对于位于同一个子网上的设备，我们给他们分配的 IP 地址前缀都是一样的。这个前缀就像邮政编码一样。这样，路由器过 IP 地址的前缀就能知道这个设备在哪个子网上了。现在，路由器只需要记住每个子网的位置即可，大大减少了路由器所需要的内存。
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> 既然 IP 地址不能去掉，那么能不能去掉 MAC 地址呢？也不能。因为 IP 地址是要设备上线以后，才能根据他进入了哪个子网来分配的，在设备还没有 IP 地址的时候（或者分配 IP 地址的过程中），我们还需要用 MAC 地址来区分不同的设备。
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> 总之，MAC 地址就像自己的 ID 号，而 IP 地址就像带着邮政编码的住址，各有各的用途。所以我们需要两个地址，缺一不可。