IP地址和Mac地址有什么联系？为什么要同时需要两者？

　　既生瑜何生亮？有了IP地址为什么还要有Mac地址？那么今天我们就来探讨这个问题吧。

　　IP地址
　　对于IP地址，相信大家都很熟悉，即指使用TCP/IP协议指定给主机的32位地址。IP地址由用点分隔开的4个8八位组构成，如192.168.0.1就是一个IP地址，这种写法叫点分十进制格式。IP地址由网络地址和主机地址两部分组成，分配给这两部分的位数随地址类（A类、B类、C类等）的不同而不同。网络地址用于路由选择，而主机地址用于在网络或子网内部寻找一个单独的主机。一个IP地址使得将来自源地址的数据通过路由而传送到目的地址变为可能。
　　Mac地址
　　对于Mac地址，由于我们不直接和它接触，所以大家不一定熟悉。在OSI（Open System Interconnection，开发系统互联）7层网络协议（物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层）参考模型中，第二层为数据链路层（data link）。它包含两个子层，上层是逻辑链路控制（LLC：Logical Link Control），下一层即是我们前面所提到的MAC（Media Access Control）层，即介质访问控制层。MAC地址也叫物理地址、硬件地址或链路地址，由网络设备制造商生产时写在硬件内部。这个地址与网络无关，也即无论将带有这个地址的硬件（如网卡、集线器、路由器等）接入到网络的何处，它都有相同的MAC地址，MAC地址一般不可改变，不能由用户自己设定。
　　既然每个以太网设备在出厂时都有一个唯一的MAC地址了，那为什么还需要为每台主机再分配一个IP地址呢？或者说为什么每台主机都分配唯一的IP地址了，为什么还要在网络设备（如网卡，集线器，路由器等）生产时内嵌一个唯一的MAC地址呢？
　　主要原因有以下几点：
　　(1)IP地址的分配是根据网络的拓朴结构，而不是根据谁制造了网络设置。若将高效的路由选择方案建立在设备制造商的基础上而不是网络所处的拓扑位置基础上，这种方案是不可行的。
　　(2)当存在一个附加层的地址寻址时，设备更易于移动和维修。例如，如果一个以太网卡坏了，可以被更换，而无须取得一个新的IP地址。如果一个IP主机从一个网络移到另一个网络，可以给它一个新的IP地址，而无须换一个新的网卡。
　　(3)方便数据传输。无论是局域网，还是广域网中的计算机之间的通信，最终都表现为将数据包从某种形式的链路上的初始节点出发，从一个节点传递到另一个节点，最终传送到目的节点。数据包在这些节点之间的移动都是由ARP协议负责将IP地址映射到MAC地址上来完成的。
　　IP地址和MAC地址结合起来传送数据包的例子：
　　假设网络上要将一个数据包(名为PAC)由北京的一台主机(名称为A，IP 地址为IP_A，MAC地址为MAC_A)发送到华盛顿的一台主机(名称为B，IP地址为IP_B，MAC地址为MAC_B)。这两台主机之间不可能是直接连接起来的，因而数据包在传递时必然要经过许多中间节点(如路由器，服务器等等)，我们假定在传输过程中要经过C1、C2、C3(其MAC地址分别为 M1，M2，M3)三个节点。
　　A在将PAC发出之前，先发送一个ARP请求，找到其要到达IP_B所必须经历的第一个中间节点C1的MAC地址M1，然后在其数据包中封装(Encapsulation)这些地址：IP_A、IP_B，MAC_A和M1。
　　当PAC传到C1后，再由ARP根据其目的IP地址IP_B，找到其要经历的第二个中间节点C2的MAC地址M2，然后再将带有M2的数据包传送到C2。
　　如此类推，直到最后找到带有IP地址为IP_B的B主机的地址MAC_B，最终传送给主机B。
　　在传输过程中，IP_A、IP_B和MAC_A不变，而中间节点的MAC地址通过ARP在不断改变(M1，M2，M3)，直至目的地址MAC_B。
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