IP地址和MAC地址的作用和相互关系

IP地址和MAC地址的作用和相互关系

关于IP地址和MAC地址相互关系以及数据包在网络中的寻址过程，这两天盘了一下，十多年前的计算机网络课程，还是没有完全忘记的

概念说明：
MAC地址：是实际地址和硬件网卡绑定，一般不可改变，使用在数据链路层
IP地址：是虚拟地址，可以动态变化，使用在网络层

国家IP地址是按照区域划分的，也就是说，网络中的路由器，接收到一个数据包后，可以srcIP中判断出，这个数据包是哪个区域发过来的，是宁波还是杭州还是上海；同时可以从destIP中判断出这个数据包是发送到哪里的，是郑州还是喀什还是珠海；

其实IP地址在数据包实际的物理链路传输中没有任何作用，它的作用是IP地址本身包含的区域信息，根据这个区域信息，路由器可以决定下一步，将这个数据包发给对应区域的路由器

实际的物理链路传送的是MAC帧数据包，在物理链路中IP地址是不可见的（原因：IP数据包又封装了一层，被封装到MAC帧里），只有到路由节点后，才会将IP帧从MAC帧中解析出来，获取到IP地址，来判断destIP是属于哪个区域的。

举个栗子：我在家里，发送通过网络发送一个数据包到喀什市疏勒县

1：数据包包含的信息：srcIP：宁波；destIP：疏勒县

2：数据包要发送到家里的路由器，在连接家庭的路由器时候，已经对我这台电脑配置的默认网关，就是家里的这台路由器，所以数据包第一站很容易到了家庭路由器

3：家庭路由器，解析从MAC帧中解析出IP包，检查destIP：疏勒县，属于外网，但是他不清楚疏勒县在哪里，所以他会转给下一个网关，宁波市的网关，前提是要先通过ARP协议获取到宁波市网关的MAC地址，然后将数据包重新封装MAC帧（注意这时候MAC帧中包含的MAC地址已经替换为宁波市网关的MAC地址了），通过物理链路发送到宁波的网关

4：宁波的网关拿到MAC数据包后，先解析出IP包，获取到destIP，发现是属于疏勒县，他也不清楚疏勒县在哪里，但是他自己的默认网关杭州的IP地址
所以通过ARP获取到杭州网关的MAC地址，重新封装MAC数据包，发送杭州网关

5：杭州的网关接到数据包后，解析，发现是疏勒县，依然不清楚，但是从IP地址上发现属于新疆，所以转发给乌鲁木齐网关（是否可以将所有省级的网关，认为是一个局域网，杭州的网关可以通过ARP获取到乌鲁木齐的网关MAC地址）

6：乌鲁木齐的网关，再转发给喀什市的网关

7：喀什市的网关转发给疏勒县

说明，以上步骤认为各个节点都是初次访问，还没有形成路由表，理想的情况是，我们家里的路由器有了这个路由信息后，直接将数据包发给疏勒县的路由网关。