谈谈网络中的IP地址与MAC地址
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摘要：IP地址和MAC地址是计算机网络中要使用的两种地址。那么什么是IP地址、什么是MAC地址、网络中为什么要用IP加MAC两种地址，在下文中将详细介绍这两种地址间的关系能及他们在网上的工作过程，IP地址是一串逻辑地址，用户可自动获取不同的IP地址，也可通过手工来配置固定的IP地址，无论是自动获取还是手工配置IP，必须要保证IP地址的唯一性。
关键词：IP地址 MAC地址 IP地址与MAC地址工作过程
中图分类号：TP393 文献标识码：A？ 文章编号：1007-9416（2015）12-0000-00
1 IP地址
为保证因特网上每台计算机间能相互通信，TCP/IP协议规定给相互通信的每台主机用一串32位的二进制数字来标识，这串数字标识就是我们熟称的IP地址。IP地址用于寻找来自不同网络中的主机。任一串ip地址包含网络ID和主机ID两部分。通过网络ID可以确定该IP地址在哪个网络，通过主机ID号可确定它是对应网络中哪一台主机。
所有联网的计算要都必须要配置一块网卡，而我们使用的网卡上就有一串地址，这串地址叫MAC地址。MAC地址位于OSI模型中的第二层数据链路层，用来定义网络设备的位置，所以也被称为硬件地址。
MAC地址采用一串48位的二进制来标识标识网络上的每一台计算机。为方便书写，会用六个字节的十六进制表示，每两个字节间用冒号隔开，如D8：50：E6：D3：88：7A就是一个用十六进制表示的MAC地址。MAC地址有两部分组成的，别是生产商号和设备编号。前3个字节代表网络生产商编号，后3个字节表示生产商生产的设备编号。
MAC地址是一串物理地址，MAC具有唯一性，它是固定不变的。如每一块网卡的MAC地址是不可更改的，它是在网卡被生产时，厂家烧录到ROM只读存储器中的。用户不需配置MAC地址，它是物理设备自带的。
3 网络中为什么要用IP加MAC两种地址
网络中每台以太网设备（如网卡，集线器，路由器等）都在出厂时都有唯一的一个MAC地址，通过MAC地址来标识每台主机，那为什么还需为每台主机再分配一个IP地址呢？同样，既然每台主机都配置了一个唯一的IP地址，那为什么每个网络设备在生产时还要内嵌一个MAC地址呢？ 实际上无论是IP地址还是MAC地址，在通信时两类地址应同时存在，我们寻找主机时使用的是IP地址与MAC地址结合进行，不是靠单独使用IP地址或使用MAC地址来实现的。
主要原因是：我们现在使用的国际互联网是由众多局域网通过接入网来加入广域网的。在局域网中通过集线器或交换机把同一个网中的计算机组织到一起，再把组织到一起的不同网络通过路由器与因特网相联，从而构成了一个全世界范围的网络。IP地址是网络层上的一个地址，它工作于广域网上，用于不同网络间的寻址，工作于网络层的路由器就是用来转发IP地址的。MAC地址是工作于局域网内部，由局域网内的交换机或其它处理器来转发MAC地址。在互联网上传输的IP地址通过路由器到达目标网络后，网络内部的交换机或处理器并不能识别IP地址，无法通过转发IP地址来找到目标主机，所以只有IP地址无MAC地址是无法完成通信的。同样由于MAC地址仅是用于局域网中转发的地址，无法将MAC地址发送到不同网络的广域网中，因此在互联网中仅有MAC地址而没有IP地址也是不行的。
另外，在OSI协议参考模型中，IP地址工作七层协议中的第三层即网络层，网络层以上的协议全是以IP地址作为通信的基本地址，他们识别的是IP地址。MAC地址是工作在网络层以下的数据链路层，用于底层硬件间的通信。
4 IP地址与MAC地址在互连网中的工作过程
网络上的数据包从初始点开始，经过一个个中间节点最终到达目标节，数据包是如何从初始节点开始识别一个个中间节点最终找到目标节点的呢？实际上初始节点是根据目标节点的IP地址，将目标节点的IP地址映射到中间节点的MAC地址，找到第一个中间节点。从第一个中间节点出发，根据目标节点的IP地址映射到第二个中间节点的MAC地址，从而找到第二个中间节点……，以此类推，直到当找到最后一个中间节点后，从最后一个中间节点出发，根据目标节点的IP地址映射到目的节点的MAC地址，从而将数据包传送给目标主机。所以数据包的传送过程就是：不断地将目标节点的IP地址映射到一个个中间节点的MAC地址，再从一个个中间节点出发，直到找到最终的目标结点。
数据包传送的关键是将目标节点的IP地址映射到中间节点的MAC地址。IP地址与MAC地址的映射要通过ARP地址解析协议来完成，它可将网络中的IP地址映射到主机的MAC地址，如交换机可以根据网络中的IP地址来找到本地主机的MAC地址。具体过程是：当交换机接收到来自网上一个数据包时，会根据该数据包的目标IP地址，查看交换机内部是否有跟该IP地址对应的MAC地址，如果有上次保留下来的对应的MAC地址，就会将该数据包转发到对应MAC地址的主机上去。如果在交换机内部没有与目标IP地址对应的MAC地址，则交换机会根据ARP协议将目标IP地址按照“表”中的对应关系映射成MAC地址，数据包就被转送到对应的MAC地址的主机上。
5 IP地址与MAC地址之间的关系
相同点：IP地址与MAC地址都是用来标识网络上的每台主机的一串二进制数字地址，它们必须唯一。但它们又有如下区别：其一长度不同，IP地址为32位，MAC地址为48位；其二IP地址是逻辑地址，是可以改变的，它的分配是基于网络拓朴结构。MAC地址是设备的物理地址，它的分配是基于制造商；其三它们在网络中寻址方式也是不同的，IP地址位于OSI协议的第三层网络层，通过IP地址用来选择到达目标网的一条路由，负责将数据包从一个网络传送到另一个网络。而MAC地址位于OSI第二层的数据链路层， 通过MAC地址可将数据从一个节点传递到相同网络的另一个节点上，MAC可以选主机。IP数据包到达目标网后，最终要通过ARP协议，由IP地址映射到MAC地址，最终要落实到MAC地址确定物理主机。只有将IP地址与MAC地址两者结合起来才可共同完成网上整个寻址过程。
参考文献
[1]黄晓敏.新编计算机应用基础教程[M].电子工业出版社，2012.7.