我们日常的大多数网络应用中，属于数据链路层的 MAC 地址，和属于网络层的 IP 地址都在使用，它们之间存在一定的关系。这里主要介绍 IP 地址的作用

1、基本介绍

IP 地址是因特网(Internet)上的主机和路由器所使用的地址，用于标识两部分信息:

• 网络编号：标识因特网上数以百万计的网络
• 主机编号：标识同一网络上不同主机（或路由器各接口）

例如：

• 给网络 N8 上的两台主机个分配了一个 IP 地址

  给路由器 R4 连接该网络的接口也分配了一个 IP 地址

  • 这三个 IP 地址的前三个十进制数是相的，也就是网络 N8 的编号
  • 最后一个十进制数各不相同，是网络 N8 上各主机和路由器接口的编号
  • 换句话说：同一个网络上的各主机和路由器的各接口的 IP 地址的网络号部分应该相同，而主机号部分各不相同

• 网络 N9 也同理

因特网中不同网络的网络编号必须各不相同

注意：网络上哪部分是主机编号，哪部分是网络编号并不都和本例相同

很显然：MAC 地址不具备区分不同网络的功能，而 IP 地址具备这样的功能

• 如果只是一个单独的网络，不接入因特网，可以只使用 MAC 地址(这不是一般用户的应用方式)。
• 如果主机所在的网络要接入因特网，则 IP 地址和 MAC 地址都需要使用。
  • 只使用 MAC 地址则不知道它是哪个网络上的

2、IP 地址和MAC 地址的封装位置

网络层首部中应该封装有源 IP 地址和目的 IP 地址

数据链路层首部中应该封装有源 MAC 地址和目的 MAC 地址

3、数据包转发过程 IP 地址和 MAC 地址的变化情况

为了简单起见，各主机和路由器各接口的 IP 地址和 MAC 地址用比较简单的标识符来表示

• 而并未使用实际的 IP 地址和 MAC 地址

假设主机 H1 要给主机 H2 发送数据包

我们忽略除网络层和数据链路层外的其他各层

• 即：可以想象成各网络层进行水平方向的逻辑通信，各数据链路层进行水平方向的逻辑通信

主机 H1 将数据报转发给路由器 R1

在网络层封装的 IP 数据报首部中

• 源 IP 地址应填写主机 H1 的 IP 地址 IP1
• 目的 IP 地址应填写主机 H2 的 IP 地址 IP2
• 也就是从 IP1 发送给 IP2

在数据链路层封装的帧首部中

• 源 MAC 地址应填写主机 H1 的 MAC 地址 MAC1
• 目的 MAC 地址应填写路由器 R1 的 MAC 地址 MAC3 （MAC 地址就是中间的各站）
• 也就是从 MAC1 发送给 MAC3

路由器 R1 将收到的数据包转发给路由器 R2

在网络层封装的 IP 数据报首部中

• 源 IP 地址应填写主机 H1 的 IP 地址 IP1
• 目的 IP 地址应填写主机 H2 的 IP 地址 IP2
• 也就是从 IP1 发送给 IP2

在数据链路层封装的帧首部中

• 源 MAC 地址应填写主机 R1 的 MAC 地址 MAC4
• 目的 MAC 地址应填写路由器 R2 的 MAC 地址 MAC5 （MAC 地址就是中间的各站）
• 也就是从 MAC4 发送给 MAC5

路由器 R2 将收到的数据包转发给主机 H2

在网络层封装的 IP 数据报首部中

• 源 IP 地址应填写主机 H1 的 IP 地址 IP1
• 目的 IP 地址应填写主机 H2 的 IP 地址 IP2
• 也就是从 IP1 发送给 IP2

在数据链路层封装的帧首部中

• 源 MAC 地址应填写主机 R2 的 MAC 地址 MAC6
• 目的 MAC 地址应填写主机 R2 的 MAC 地址 MAC2
• 也就是从 MAC6 发送给 MAC2

数据包转发过程中源IP地址和目的IP地址保持不变;\color{red}源 IP 地址和目的 IP 地址保持不变;源IP地址和目的IP地址保持不变;

数据包转发过程中源MAC地址和目的MAC地址逐个链路（或逐个网络)改变。\color{red}源 MAC 地址和目的 MAC 地址逐个链路（或逐个网络)改变。源MAC地址和目的MAC地址逐个链路（或逐个网络)改变。

对于本例：主机 H1 ，路由器 R1 和 R2 都存在一个共同的问题

• 知道 IP 地址，但不知道其相应的 MAC 地址

如何通过 IP 地址找出其对应的 MAC 地址（ARP 所要实现的功能）

4、习题

答案 D