一、網絡層地址和鏈路層地址

每個節點有網絡層地址和鏈路層地址。
網絡層地址：節點在網絡中分配的一個唯一地址即IP地址，用于把分組送到目的IP網絡。長度為32比特。
鏈路層地址：又叫做MAC地址或物理地址、局域網地址。此地址用于把數據幀從一個節點傳送到另一個節點中。
MAC地址是節點“網卡”本身所帶的地址，是唯一的。它的地址長度通常為6字節即48比特。這2字節的地址用16進制表示，每個字節表示為一對16進制數。
注意網卡的MAC地址是永久的，它在生產時固化在其ROM里。
下圖為局域網的MAC地址：

局域網中每個網卡都有唯一的局域網地址。

二、MAC地址分配

（1）每個MAC地址都是由專門機構IEEE來管理的。IEEE機構負責分配六個字節中的前三個字節即高24位。如下圖。

（2）MAC地址是平面結構，即帶有同一網卡的節點，在任何網絡中都有同樣的MAC地址。而IP地址具有層次結構，即當節點移動到不同網絡時，節點的IP地址發生改變。

三、MAC地址識別

廣播信道的局域網中，一個節點發送的幀，在信道上廣播傳播，其他節點都可能收到該幀。但是在大多數情況下，一個節點只向某個特定的節點發送。在發送過程中，由“網卡”負責MAC地址的封裝和識別。
（1）發送適配器：將目的MAC地址封裝到幀中，并發送。所有其他適配器都會收到這個幀。
（2）接收適配器：檢查幀的目的MAC地址是否與自己MAC地址相匹配，若匹配則接收該幀，取出數據報并傳遞給上層。若不匹配則丟棄該幀。
這里有一個特殊的廣播幀，即發送給所有節點的幀，需要用廣播地址，廣播地址就是全1地址。
節點的表示除了可以使用應用層主機名、網絡層的IP地址之外也可以使用鏈路層的MAC地址。在實際鏈路傳輸時，根據MAC地址確定相應的節點。下圖位主機的IP地址和MAC地址。

四、地址之間的轉換

在實際的數據發送中，需要目的主機的IP地址和MAC地址。這就需要在地址之間進行轉化。例如已知主機名，利用主機名可以查找對應的IP地址；已知目的主機的IP地址，查找它在局域網中的MAC地址。
（1）DNS域名系統：將主機名解析到IP地址。DNS為在因特網中任何地方的主機解析主機名。
（2）ARP地址解析協議：將IP地址解析到MAC地址。ARP只為在同一個LAN上的節點解析IP地址。

1、ARP地址解析協議

如何根據一個主機的IP地址查找其MAC地址的呢？
局域網上的每個節點都會維護一個ARP表，這個表會記錄當前所知的IP地址到MAC地址的映射信息。如下所示：

TTL存活時間）：地址映射將被刪除的時間，通常為20分鐘。即20分鐘后這個映射表項就會被刪除。

2、兩個主機位于同一個局域網內的ARP地址解析過程

假設用一個局域網中主機A希望發送數據報給主機B，主機A首先檢查自己維護的ARP表，看是否存在B的MAC地址。假設B的MAC地址不在A的ARP映射表中。則主機A首先廣播ARP查詢分組，其中包含B的IP地址。查詢分組是個廣播幀，其MAC地址是全F即FF-FF-FF-FF-FF-FF。因此局域網中所有節點都能搜到ARP查詢分組。其余主機發現查詢的不是本機的MAC地址時不會進行回應。只有主機B在收到ARP查詢分組后返回B的MAC地址給主機A即將包含B的MAC地址的幀發送給主機A。主機A在它的ARP表中緩存主機B的IP地址到MAC地址的映射。直到信息超時被刪除或有新的更新消息。
這里要注意ARP是即插即用的也就是說節點創建ARP不需要網絡管理員的干預。

3、兩個主機位于不同局域網的ARP地址解析過程

上述講的是發送方和接收方都處在同一個局域網內，更常見的情況是主機A 需要發送數據報給其它局域網的主機B，這時數據幀的轉發情況是什么呢？

如上圖，主機A經路由器R發送數據報給主機B，假設主機A知道第一跳路由器R的IP地址，這里可以通過DHCP協議獲得。假設主機A也知道路由器R的MAC地址，其可以通過ARP協議獲得。
首先主機A構建IP數據報，源地址是A的IP地址111.111.111.111，目的地址是B的IP地址222.222.222.222。數據報封裝成數據幀的源MAC地址是主機A自己的MAC地址74-29-9C-E8-FF-55。目的MAC地址是路由器左邊端口的MAC地址E6-E9-00-17-BB-4B。如下圖所示。

該數據幀到達路由器R后，路由器R收到數據幀，然后抽取出數據報遞交到IP層。網絡層根據目的IP地址判斷該數據報要發往路由器右邊的端口。且接收主機B與自己右邊的端口屬于同一個局域網。因此向右邊右邊輸出端口輸出數據幀時，數據幀的源MAC地址是路由器右邊端口的MAC地址，目的MAC地址是主機B的MAC地址。
這里注意在整個數據幀的傳送過程中數據報的源IP地址和目的IP地址沒有改變。改變的只是數據幀的源MAC地址和目的MAC地址。

總結

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