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IP地址和MAC地址的区别和联系是什么？

地址,报文,包头IP地址和MAC地址的区别和联系是什么？

发布时间：2016-12-08加入收藏来源：互联网点击：

问题补充： 网络中每个电脑有一个IP地址，MAC地址表中储存IP地址。路由器根据MAC地址来选择路由进行数据发送。这个用路由器不就是对于不同的IP地址进行甄别仔发送到相应的路径。那么这两者还有什么其他的区别和联系？

回答于 2019-09-11 08:43:50

回答于 2019-09-11 08:43:50

我是“网络极客”，全新视角、全新思路，带你遨游神奇的网络世界。

IP地址和MAC地址虽然都叫地址，然而实际上却没有什么联系。先来看看什么是IP地址、MAC地址，在来谈谈他们之前的区别。

定义

一、MAC地址


MAC（Media Access Control或者Medium Access Control）地址，意译为媒体访问控制，或称为物理地址、硬件地址，用来定义网络设备的位置。

二、IP地址

IP地址是指互联网协议地址（英语：Internet Protocol Address，又译为网际协议地址），是IP Address的缩写。IP地址是IP协议提供的一种统一的地址格式，它为互联网上的每一个网络和每一台主机分配一个逻辑地址，以此来屏蔽物理地址的差异。

区别

一、MAC地址是物理地址，IP地址是逻辑地址。什么意思？MAC地址是不可改变的,IP地址是可以更改的；


二、MAC地址具有唯一性，每个硬件出厂时候的MAC地址是固定的；IP地址不具备唯一性，因此，很多应用软件是围绕MAC地址开发的。

三、工作层次不同

二层基于MAC地址转发数据帧，三层基于IP地址转发报文。二层交换机基于MAC地址表转发数据，路由器基于路由表（IP地址）转发数据。

四、长度定义

MAC地址是Ethernet网卡上带的地址，长度为48位；IP地址目前主流是32位长。

IP地址和MAC地址通过ARP协议联系到一起。

欢迎大家留言讨论，喜欢的话点点关注哦。

回答于 2019-09-11 08:43:50

在通信行业耕作多年，回答下这个问题。

IP地址和MAC地址是网络通信中的基本概念，而当前问题的理解和解释在于，针对一次网络通信过程，IP地址和MAC地址的作用和体现。

根据OSI定义，网络被分为7层，分层的原因在于清晰的管理和控制。MAC地址和IP地址是网络节点的标识ID，是基本的网络寻址需要。我们可以从静态网络拓扑，动态网络协议和报文格式三个方面来理解和分析MAC地址和IP地址的区别和联系。

报文格式上分析

一个IP报文在物理链路上传输（光线或网线）时，会包含所有网络层信息，这些信息以报文头的形式一层层叠加在一起：

L1层（最外层），或成为PHY层。包含帧间隙和前导码。L1层为物理点到点，因此，不需要地址。网络设备处理L1层数据的硬件模块称为PHY。

L2层：MAC包头。包含MAC地址和VLAN。比如交换机内部的交换芯片负责处理L2层信息，会进行L2层信息的路由，因此，需要地址，即MAC地址（包含源MAC和目的MAC）。L2层路由表成为MAC表，由MAC学习机制学习到。

L3层：IP包头，也成网络层。包括IP地址，IP长度，IPP，校验。根据三层交换机或路由器中的路由表来转发，因此，需要IP地址。路由表通过静态配置或OSPF，ISIS，RIP，BGP等路由协议学习到。

L4层：传输层，TCP/UDP。有源目的port，也成L4port，通过L4port来标识一个传输层的连接；

因此，包报文格式上看。MAC地址和IP地址共存于一个以太网报文中；但他们的作用不同。MAC地址用来查询MAC表进行L2层转发。IP地址用来查找路由表进行三层转发。




网络拓扑上分析

如上图，PC处于一个以太网中，通常由二层交换机所连接，我们通常称作一个LAN，也称局域网（Local area network）。一个LAN通常对应一个网段，即一个LAN范围内的PC主机的IP地址通常在一个IP网段。

当前LAN技术通常指VLAN技术，即虚拟局域网。我们可以把一个局域网根据VLAN进行划分（最多4094个），这个VLAN划分通常在二层交换机中设置，即二层交换机可以把一个LAN网络构建成多个VLAN的虚拟LAN网络。通常一个VLAN对应一个子网段（不同子网段也相当于不同网段）。

以上是局域网的划分，通常一个局域网覆盖一个本地物理距离靠近的范围。我们再来看广域网，不同的局域网之间，尤其是物理跨度很大，通常局域网接入网关（网关也是路由器），报文转发到广域网上。如上图中的路由器R用来连接不同的局域网。

从网络拓扑上看，MAC地址只在一个VLAN内有效（即L2转发根据MAC，VLAN，PORT进行转发）。而，如果报文需要跨VLAN转发或者需要发送到广域网上到达另一个站点。通常，报文中携带的源IP和目的IP不在同一个网段。这时候需要进行路由转发。

进行路由转发的时候，报文的MAC包头会被剥除掉，然后封装新的MAC包头。这个新的MAC包头，即IP路由下一跳的MAC和VLAN，MAC包头的信息由ARP获取，具体是ARP根据查找路由后得到的下一跳IP通过ARP交互流程获取。

因此，从拓扑上看，MAC地址在一个VLAN范围内有效，不能跨越VLAN，更不能跨越网关和路由。而IP地址在整个IP报文从源到目的转发过程中可见。因此，IP覆盖更大的转发范围。在IP每一跳转发时，需要更换MAC头， IP和ARP的关联通过ARP实现。




从动态协议上看：

1.PC1要发一个IP报文给PC2，IP报文目的IP地址为192.168.2.10;

2.PC1会学习192.168.1.1的ARP，得到下一跳的MAC，VLAN（100），然后把IP报文封装上二层的MAC和VLAN报文头，然后发给三层交换机；

3.三层交换机收到报文后，发现报文目的IP是PC2，并且发现PC2属于本地网段，因此，三层交换机就会向VLAN200网段进行ARP学习，学到PC2的MAC和VLAN，并重新封装MAC包头；

4.三层交换机把IP报文发给PC2；

5.PC1和PC2完成通信；

如上，流程可以呈现出，在一次转发过程中。IP 地址保持不变，MAC头在每一次查找路由后，进行重新封装。进而完成整个IP转发流程。