关于MAC地址和IP地址在传输过程中变与不变的问题——计网络——网络层学习常遇问题

    关于MAC地址和IP地址在传输过程中变与不变的问题：

结论：mac地址在同一个广播域传输过程中是不变的，在跨越广播域的时候会发生改变的；而IP地址在传输过程中是不会改变的（除NAT的时候）。

我们知道的几个概念：

    首先我们要知道，MAC地址是用于同物理或逻辑第2层网络上的设备间进行通信的，工作于数据链路层；

    而第三层地址（IP地址）是可以在多个网络设备之间通信的，工作于网络层。

下面我们来分析一下：

如图，H1想往H2发消息，而消息需要封装成帧，通过数据链路传输才能发出去，而消息在数据链路上传输又需要源mac和目的mac，如果H1和H2在同一个子网，而H1又不知道H2的mac地址，那么可以通过arp高速缓存里查找到本局域网各主机和路由器的IP地址到目的地址之间的映射，如果没有，则会通过arp协议（地址解析协议）发起一次硬件广播，可以得到H2的mac地址；（注意这里arp协议是解决同一个子网内各主机或路由器的IP地址和mac地址之间的映射问题）图中的情况是H1和H2不在同一个子网，不同的子网之间又是通过路由器进行连接的，所以H1会先将消息发送给路由器R1，也就是常说的默认网关，此时源mac是H1的mac地址，目的mac是R1的mac地址，再由R1进行查路由表，通过与网2相连的路由端口H4，将消息进行转发给与网3相连的路由器R2（这里可以得知一个路由器可能会有多个mac地址，因为一个路由器有多个端口，从下图4-4也能认证），此时，源mac是R1的mac地址，目的mac地址是R2的mac地址，再由R2进行消息转发给H2。

从上面的这个角度来说IP地址一直都是不变的，源IP一直是IP1，目的IP一直是IP2，而mac地址一直在变。

换一个角度来回答为什么IP一直在变，而mac不变：

当你发起不同请求服务的响应时，你的IP地址是不变的，但是目的IP是变化的，而你发送的数据报文无论如何都要先发送到默认网关，所以从这个角度来说，源mac地址是本主机的mac地址，而目的mac是默认网关的mac地址，所以IP一直在变而mac不变。

 

 

    在同一个广播域中（也就是同一个子网中）数据帧的mac地址是不会变的，因为所有交换机应该都知道该广播域中的所有主机的MAC地址（如果不知道会通过被动广播的方式来学习到，然后存到交换表中）。既然知道所有的MAC地址，那么当我交换机收到数据帧的时候就看一下目标MAC地址，然后根据交换表对照一下MAC地址表，从对应的接口仍出去就好了。

    IP地址是在整个网络中有效的，整个Internet网络就相当于是一个大的地图，同样知道所有的IP地址如何到达，那么在传输过程中源ip和目的ip也是不会改变的。当路由器收到数据包的时候，检查数据包的目的IP地址，然后查找路由表（路由转发表），选择合适的接口发出去。