原作写的真好，转载记录了有了 IP 地址，为什么还要用 MAC 地址？( 三 ) _地址

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ARP 协议过程，来源：https://www.hackers-arise.com/post/network-basics-for-hackers-address-resolution-protocol-or-arp

如果目标电脑在另一个网络，这个时候发送方就会在自己的网络里广播说谁的IP是192.168.1.1（我们假设它的默认网关IP是192.168.1.1），网关就会回复自己的MAC 。然后，发送方就会通过网关的MAC地址给网关发一条IP报文，报文的目标IP就是接收方的IP地址，来源IP自然是发送方的IP地址。

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IP 路由，来源：https://networklessons.com/cisco/ccna-routing-switching-icnd1-100-105/ip-routing-explained
以上图为例，假如H1想给H2发数据。H1知道H2跟自己不在一个网络，所以它通过ARP查到R1的 Gi0/1 网卡的 MAC 地址，给 fa16.ee3f.fd3c 这个 mac 地址发送了一个 IP 报文，这个报文的目标IP是H2的IP地址，也就是 192.168.2.2，原IP地址是H1的IP，也就是192.168.1.1 。R1收到这个报文后发现目标地址是192.168.2.2，需要通过 Gi0/2 网卡转发给路由器 R2（因为R1保存了 H2 所在网络的前缀）。R2 会重复同样的过程，最终IP报文被转发给H2 。整个过程，H1和R1都不需要知道H2的MAC地址，但所有节点必须知道相临节点的MAC地址（也叫下一跳）。所以说，到现在为止，哪怕是引入了IP层，实际通信还是依赖MAC地址。在IP网络中，如果目标在同一网络，则通过广播通信；否则，通过网关转发。因为有广播的存在，所以网速还是会受到影响。这时局域网也叫冲突域：

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每个局域网都是冲突域，来源：https://geek-university.com/ccna/broadcast-domain-explained/
大家不要误会。因为IP网络引入了路由器，所以跟原来的总线网络相比，冲突域变小了，广播减少了，网速提高了。但人民群众的要求也提高了，网速必须更快！于是，人们又发明了交换机。交换机是一种局域网设备，功能跟前面说的网桥类似。

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交换机，来源：https://geek-university.com/ccna/what-is-a-network-switch/
但是，交换交换机可以进一步减少广播的数量。以上图为例。如果A想给C发送数据，它会先通过ARP广播查询C的MAC地址。这一步是免不了的。但是，这一步也会被交换机监听/学习到，所以交换机会将C连接的网口跟C的MAC地址绑定到一起，等A给C发数据的时候，交换机只会给C发数据。这个时候B和D都收不到数据。不但收不到，B和D还可以在A与C通信期间进行通信，这就进一步提高了网络的利用效率。因为有了交换机，所以原来的总线拓朴在一定程度上变成了星形拓朴。又因为交换机可以隔离不同设备间的通信，所以总线网络一定程度上又变成了点对点网络。那我们能不能最终去掉MAC地址，而只保留IP地址呢？理论上是可行的。交换机既然可以学习MAC地址，那就一定可以学习IP地址。这样，每个网口所连电脑的IP映射关系也就知道了。电脑A如果想给C发数据，可以不查C的MAC地址，而是直接给交换机发一个IP报文（注意，这次没有MAC帧）。交换机收到后直接转发给电脑C 。整个过程就仿佛回到了最开始的点对点链接路。是不是有点历史轮回的感觉呢？现在没有去掉MAC地址，可能是因为以太网设备已经遍布全球，也足够便宜，已经没有必要再优化了。但从原理上看，MAC地址确实可以去掉。虽然没有消灭MAC地址，但IPv6引入了所谓的 link local，这种地址以 FE80 开头，只在当前链路有效。什么意思，你可以给同一设备的不同网卡设置相同的 link local。比如你有一个路由器，所有的网卡都设成 FE80::1，那可以把连接这个路由器的所有网络的主机的下一跳地址都设成 FE80::1，而不论主机所在的实际网段是什么。这在管理上比较方便。之前 IPv4 时代只能不同网卡设不同地址，分开配置，比较麻烦。

原作写的真好，转载记录了 有了 IP 地址，为什么还要用 MAC 地址？( 三 )

原作写的真好，转载记录了有了 IP 地址，为什么还要用 MAC 地址？( 三 )