先糾正一下幾個(gè)比較模糊的概念：“MAC地址表儲(chǔ)存IP地址”，
MAC地址表是二層設(shè)備中存儲(chǔ)“MAC地址”和“轉(zhuǎn)發(fā)端口”映射關(guān)系的表，并不直接存儲(chǔ)IP地址。
“路由器根據(jù)MAC地址來(lái)選擇路由進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送”，對(duì)于三層設(shè)備的三層端口來(lái)說(shuō)，通常是基于報(bào)文目的IP地址，對(duì)照自身的路由表來(lái)選擇轉(zhuǎn)發(fā)路徑，只有二層設(shè)備基于“MAC地址”進(jìn)行數(shù)據(jù)幀的轉(zhuǎn)發(fā)。
這個(gè)問(wèn)題展開(kāi)了說(shuō)比較復(fù)雜，但是只考慮基本原理似乎也沒(méi)有那么麻煩，一句話概括就是“二層基于MAC地址轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀，三層基于IP地址轉(zhuǎn)發(fā)報(bào)文 ”MAC地址”是燒錄在網(wǎng)卡或者接口上的物理地址，具有二層意義和全球唯一性，一般不能被改變。IP地址是網(wǎng)絡(luò)中的主機(jī)或者三層接口在網(wǎng)絡(luò)中的邏輯地址，在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)具有唯一性。IP地址和MAC地址的關(guān)系要分在二層通信和在三層通信兩個(gè)部分來(lái)說(shuō)明（其實(shí)本質(zhì)上是一樣的）二層以下數(shù)據(jù)幀的交換一般通過(guò)交換機(jī)或其他二層設(shè)備，需要用到主機(jī)間的MAC地址，但是通常主機(jī)網(wǎng)卡配置的是IP地址，此時(shí)就需要借助“ARP協(xié)議”將目標(biāo)主機(jī)的IP地址轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)主機(jī)的MAC地址才能進(jìn)行通信，完整過(guò)程就是主機(jī)依靠IP-MAC的對(duì)應(yīng)關(guān)系封裝數(shù)據(jù)幀，二層設(shè)備在收到含有目標(biāo)MAC地址的數(shù)據(jù)幀后，查看自己的“MAC地址表”，便知道這個(gè)MAC地址該從自己的哪個(gè)端口發(fā)送出去。在windows下可以使用arp -a查看這種對(duì)應(yīng)關(guān)系，可以在模擬器上輕松展現(xiàn)整個(gè)過(guò)程。當(dāng)PC0和PC1能正常通信時(shí)，在PC0上查看ARP表如下：可以看出，到目標(biāo)主機(jī)的IP地址映射為對(duì)應(yīng)的MAC地址了，此時(shí)PC0就可以將目標(biāo)主機(jī)的IP地址轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的MAC地址封裝在數(shù)據(jù)幀中發(fā)給交換機(jī)。交換機(jī)有那么多端口，它怎么就知道你發(fā)送的這個(gè)數(shù)據(jù)幀的目的地址該從自己的哪個(gè)端口轉(zhuǎn)發(fā)出去呢？因此，交換機(jī)自己還要維護(hù)一張“MAC地址表”，用來(lái)記錄目的MAC地址-端口的映射關(guān)系，如下圖現(xiàn)在交換機(jī)看到0004.9a2e,3ad1的MAC，就知道要從F0/2把數(shù)據(jù)幀發(fā)送出去啦O(∩_∩)O二層數(shù)據(jù)幀的通信基本原理就是這些，當(dāng)然這兩張表是如何生成的就不是這個(gè)話題的討論范圍了，具體可以參考ARP協(xié)議的工作過(guò)程和交換機(jī)的轉(zhuǎn)發(fā)原理。二層討論的都是同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)（IP地址在同一網(wǎng)段）數(shù)據(jù)的交換，“IP地址和MAC地址的關(guān)系很明確”：雖然主機(jī)都配置了IP，但從上面的例子可以看出，IP地址實(shí)際并不起作用，在生成數(shù)據(jù)幀的時(shí)候就轉(zhuǎn)化為MAC地址了，并不參與實(shí)際的通信過(guò)程。但是如果要通信的主機(jī)不在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)，這時(shí)IP地址才真正發(fā)揮它的作用。IP數(shù)據(jù)包在三層網(wǎng)絡(luò)中的尋址通過(guò)路由器和各種路由協(xié)議來(lái)完成，在這個(gè)過(guò)程中，IP地址和MAC地址又有什么關(guān)系呢？看下面的拓?fù)洮F(xiàn)在路由器的兩端分別為兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)。數(shù)據(jù)想要從PC0到PC1，實(shí)際上經(jīng)歷了兩個(gè)過(guò)程，先從主機(jī)到路由器的F0/0，再?gòu)腇1/0口到PC1，單獨(dú)看每個(gè)過(guò)程，由于在同一個(gè)網(wǎng)段內(nèi)，所以就和上一種情況是一致的，唯一不同的是此時(shí)我們必須配置網(wǎng)關(guān)。我們仿照剛才的過(guò)程看看PC0的ARP表是什么樣的可以看出，數(shù)據(jù)想從PC0到路由器，依然必須經(jīng)歷從IP地址到MAC地址的轉(zhuǎn)換過(guò)程，而這個(gè)網(wǎng)關(guān)的MAC恰好就是F0/0口的MAC，再看交換機(jī)1的MAC地址表：恰好也有對(duì)應(yīng)的端口，此時(shí)交換機(jī)就知道要把數(shù)據(jù)從F0/24發(fā)送出去，到這里起作用的還是MAC地址，那IP地址到底到哪才發(fā)揮真正的作用呢？我們繼續(xù)往下看，現(xiàn)在查看路由器的路由表：路由器收到數(shù)據(jù)包后會(huì)查看數(shù)據(jù)包的目的IP字段，我們是發(fā)送到192.168.1.1這臺(tái)主機(jī)，看路由表發(fā)現(xiàn)正好有這個(gè)條目，到192.168.1.0/24要從F1/0這個(gè)端口發(fā)送出去。后面的過(guò)程就不再敘述了和前面基本一致了。也就是說(shuō)，雖然數(shù)據(jù)包發(fā)送時(shí)包含了完整的TCP/IP四層信息，但是IP地址只在網(wǎng)絡(luò)間尋址才起作用，在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)，IP地址在發(fā)送端被轉(zhuǎn)化為MAC地址進(jìn)行尋址，而這種轉(zhuǎn)化和交換的對(duì)應(yīng)關(guān)系，依賴于ARP協(xié)議和MAC地址表。對(duì)于上面的例子來(lái)說(shuō)，在PC0到路由器的F0/0之間的網(wǎng)絡(luò)和F1/0到PC1之間網(wǎng)絡(luò)，都是MAC地址負(fù)責(zé)尋址，IP地址只在負(fù)責(zé)連接兩個(gè)不同網(wǎng)段的路由器上才發(fā)揮指導(dǎo)作用。

作者：Windroid
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總結(jié)

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