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一個郵遞員拿著地址詳細到教室的一封信，收件人是小明，教室里沒有重名的，郵遞員問 “小明的學(xué)號是多少?”，小明站起來回答 “12345”，然后小明坐下，然后郵遞員說 “學(xué)號 12345 的過來拿信”，小明站起來去拿信。好像有點多此一舉?

問題：

當(dāng)數(shù)據(jù)包到達局域網(wǎng)后，完全可以直接送到對應(yīng)的 IP 地址主機，為什么還要詢問一下對應(yīng) IP 主機的 MAC 地址?

或者換種問法：

既然有了 IP 地址用來唯一標識這臺計算機了，那還需要 MAC 地址干啥?

首先，我來簡單的解釋下 MAC 地址所屬的數(shù)據(jù)鏈路層和 IP 地址所屬的網(wǎng)絡(luò)層的用途：

兩個計算機在計算機網(wǎng)絡(luò)之間進行通信，不可能就一條數(shù)據(jù)鏈路，對吧，它會經(jīng)過很多條數(shù)據(jù)鏈路，也可能還要經(jīng)過很多的通信子網(wǎng)，那么網(wǎng)絡(luò)層的任務(wù)就是選擇合適的網(wǎng)間路由和交換結(jié)點，確保數(shù)據(jù)及時傳送。

然后，需要明白的是，一臺計算機向網(wǎng)絡(luò)中的另一臺計算器進行通信的時候，需要知道的其實就是三個地址：

• 起點地址
• 下一跳的地址
• 終點地址

IP 地址負責(zé)起點地址和終點地址，下一跳的地址由 MAC 地址負責(zé)。

結(jié)合這兩點，我們來歸納下數(shù)據(jù)鏈路層和網(wǎng)絡(luò)層的關(guān)系：

通俗來說，數(shù)據(jù)鏈路層的作用很簡單，它是無腦的，只負責(zé)在兩個相鄰節(jié)點之間傳送數(shù)據(jù)，它并不知道它所傳送的數(shù)據(jù)最終目的地是哪。而網(wǎng)絡(luò)層便是它的大腦，網(wǎng)絡(luò)層負責(zé)指定起點地址和目的地址，并告訴數(shù)據(jù)鏈路層該走哪條路線。

看下圖，網(wǎng)絡(luò)層告知了 1-2-3 路線，那么數(shù)據(jù)鏈路層就會根據(jù) MAC 地址依次找到 1、2、3，并在他們之間傳輸數(shù)據(jù)：

1)網(wǎng)絡(luò)層指定了從哪個主機(「源 IP 地址」)發(fā)送到哪個主機(「目的 IP 地址」)。源 IP 地址和目標 IP 地址在傳輸過程中是不會變化的

2)而數(shù)據(jù)鏈路層則是根據(jù) MAC 地址在一個接一個的區(qū)間中進行傳輸?shù)模總€區(qū)間內(nèi)的出發(fā)地址即「源 MAC 地址」，每個區(qū)間內(nèi)的目的地址即「目的 MAC 地址」。顯然，隨著數(shù)據(jù)的傳輸，源 MAC 地址和目的 MAC 地址會不斷的發(fā)生變化

再舉個形象點的例子：

我們把數(shù)據(jù)鏈路層看作一個乘坐高鐵從蘇州到南京，再在南京轉(zhuǎn)乘到北京，再在北京轉(zhuǎn)乘到西藏的旅客(一個沒腦子的機器人)，那么網(wǎng)絡(luò)層就相當(dāng)于每個車站的工作人員，在數(shù)據(jù)鏈路層這個沒腦子的機器人每次轉(zhuǎn)乘時，網(wǎng)絡(luò)層就會為其購買一張標有下一個 MAC 地址的車票。因此，即使數(shù)據(jù)鏈路層(旅客)不知道往哪走也沒有關(guān)系，工作人員(網(wǎng)絡(luò)層)會給你做出指引：

如果沒有 MAC 地址，僅僅只有 IP 地址，能不能完成這些事情?

從理論上來說，如果 IP 地址夠用，交換機也支持根據(jù) IP 地址進行轉(zhuǎn)發(fā)，我們只需要在 IP 數(shù)據(jù)報中加一個 “下一跳 IP 地址” 的字段就行了，MAC 地址確實并不是必要的。

But，從宏觀來說，IP 地址只管上層建筑即路線規(guī)劃，底層具體走的邏輯交給 MAC 地址來做，這樣其實才符合 TCP/IP 協(xié)議體系這種分層的理念!

所以，這種設(shè)計并非多次一舉，而是為了符合最根本的設(shè)計理念。