网络知识===关于MAC地址和IP不能互相替代，缺一不可的原因

　　最近在看书《图解TCP/IP》书中分别谈到了IP和MAC地址。于是我就有两个疑惑，

• 为什么有了IP地址，我们还要获取MAC地址？
• 为什么我们初始不直接使用MAC地址作为终点地址？还要那么复杂的先引入IP，再通过ARP获取MAC地址... ...

于是我搜索了一下得到了满意的答案:

然后我们就发现这个问题变得简单了：当年设计 IP 地址的目的是什么呢？当年设计出 IP 地址这个东西，就是因为随着网络中的设备逐渐增多，人们发现路由（也就是寻找数据包从发送方到接收方的路径）变得越来越困难了。于是人们想了一个办法，就是把网络划分成很多个子网。这样，在路由的时候，路由器可以把其他子网看成一个整体来进行计算。对于目的地在其他子网的数据包，路由器只需要让数据包到达那个子网即可，而剩下的工作就由子网内部解决了。虽然这种方法只能让寻找到的路径接近最优而不保证最优，不过它大大减少了路由器的计算量，利大于弊，所以被采用了。

那么为什么我们需要 IP 地址呢？因为如果我们只用 MAC 地址的话，我们会发现路由器需要记住每个 MAC 地址所在的子网是哪一个（不然每一次收到数据包的时候路由器都要重新满世界地去找这个 MAC 地址的位置）。而世界上有 2的48次方个 MAC 地址，这就意味着即使我们给每个 MAC 地址只留 1 字节的储存空间，每个路由器也需要 256 TB 的内存！这显然是不可能实现的。

这就是我们需要 IP 地址的原因了。和 MAC 不同的是，IP 地址是和地域相关的。对于位于同一个子网上的设备，我们给他们分配的 IP 地址前缀都是一样的。这个前缀就像邮政编码一样。这样，路由器过 IP 地址的前缀就能知道这个设备在哪个子网上了。现在，路由器只需要记住每个子网的位置即可，大大减少了路由器所需要的内存。

既然 IP 地址不能去掉，那么能不能去掉 MAC 地址呢？也不能。因为 IP 地址是要设备上线以后，才能根据他进入了哪个子网来分配的，在设备还没有 IP 地址的时候（或者分配 IP 地址的过程中），我们还需要用 MAC 地址来区分不同的设备。

总之，MAC 地址就像自己的 ID 号，而 IP 地址就像带着邮政编码的住址，各有各的用途。所以我们需要两个地址，缺一不可。

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