1楼（未知网友）

MAC地址存在的一个意义在于网络过滤，就是允许哪些计算机或设备可以连入该局域网，增加网络的安全性，一般公司都需要这要做的。至于什么标识机器唯一性，人家换个网卡不就变了吗？没有多大意义。还有上面说到NAT，其实就是解决ip地址不够用，和MAC地址真没有关联。

2楼（未知网友）

可以类比快递：
北京张三要发快递给上海李四。
1. 找到北京顺丰（default gateway）。
2. 找到北京顺丰的公司地址（arp）。
3. 发给北京顺丰（line）。
4. 北京顺丰发现目的地是上海，需要转发给上海顺丰（route）。
5. 找到上海顺丰的公司地址（arp）。
6. 发给上海顺丰（line）。
7. 上海顺丰发现目的地是李四。
8. 找到李四的地址，利用大喇叭广播，李四住哪里？（arp）。
9. 发给李四（line）。

北京=网络地址
张三=主机地址
门牌号=mac地址
全球唯一，如果北京张三和上海李四用同一个门牌号，然后张三有一天搬家到上海，那么别人发给李四的包裹就会同时发给张三了（以太网的广播机制）。

3楼（未知网友）

我说说我的理解吧。 举例说明： 我们知道，出于历史的原因，这个世界上出现了很多的国家和民族，他们都使用不同的语言。

4楼（站大爷用户）

在同一个交换机上面，是通过mac地址来联系的，ip不起作用，三层交换机和路由器才能处理ip地址，这是因为协议分层不同

5楼（站大爷用户）

我认为从技术角度来讲MAC地址的存在不是必须的，MAC的存在算是历史遗留问题。
IP和MAC说白了都是用来标识主机的地址而已，只要能保证唯一性，用一套就行了，何必ARP/RARP什么的。当然由于IPV4急剧短缺，严重保证不了唯一性，才搞了NAT和IPV6，不过这就是另外一个问题了。

6楼（站大爷用户）

再补充一个，MAC起到网络设备的唯一识别代码的职能

7楼（未知网友）

首先纠正一下几位答题者的错误，即 MAC 地址并不是烧进 Interface（使用 Interface 而不是设备的原因是一个设备可能有多个 Interface）上的，也不一定就能保证唯一地标识一个 Interface，反而是在启动的时候填入的，换句话说用户完全可以根据自己的需求来修改 MAC 地址。

@yskin 同学的答案基本覆盖了计算机网络的基础架构，不过话说我觉得题主的疑惑是：能否在局域网内也只使用 IP 地址来标识设备？换句话说如果重新设计新的协议框架，那么能否去掉 MAC 地址这个概念？

我暂时没想出为什么不可以——我指的是将二层砍掉。只要每一个设备都维护恰当的路由表，IP 地址分配不管是静态还是动态，局域网内的包完全可以根据路由表来找到下一跳的位置。

但是，前边讨论的只是可以或不可以，我们来看一个实际的问题。三层交换机 & 路由器在收到一个包的时候，需要拆下 IP 头进行解析，根据路由表找到目标地址所对应的出端口（如果入端口上配置了 NAT，还需要进行地址转换）。这一步完成后，数据包会被包上新的 IP 头（更新地址及 TTL 等信息）然后才能发出去。
而二层交换机完全不拆 IP 头，基本是收一个包就转发一个包，快的要死。

更一般地说，三层交换机和路由器可以看做是子网与子网之间的枢纽，相当于邮局；而二层交换机只能作为单个子网内的中转站（因为它完全不知道 IP 是什么东西）。当子网很大的时候（很大指设备多，此时端口不够用；或者距离长，衰弱太严重），不可避免的需要使用中转站，此时如果用三层的未免小题大做，而且效率不佳。

8楼（未知网友）

问题的核心在于网络上的分层概念。IP地址是不区分传播介质的，他的作用是在internet网中能够投递到边界。在网络边界的局域网，有可能使用不同的层二网络，以太、wifi、ppp、3g、wimax等等。

在这个局域网中，才出现了与介质相关的终端标识。mac地址用于以太网，imsi用于3g网，线路号用于拨号上网。internet边界路由器可以在这个特定的介质网中找到特定终端。

如果没有IP地址，那么3g网络用户无法和以太网用户通信，因为没办法去做这么复杂的协议让几十种协议两两对通。即使做了，发起方也需要方法去知道对端用的是什么层二网。因此，所有网络协议都用IP，只在两头网关上做转换，就是一种设计很先进的奇妙方法。

反过来，为什么全球只要mac地址不能用于全球通信？问题在于mac地址和IP地址的汇聚性。mac地址是出厂就决定的，不是上网的时候决定的。也就是说intel设备或使用intel芯片的mac地址前面多少位是相同的，然后intel在给芯片分地址的时候保证所有的芯片没有重号的，这样才能保证随便哪个终端接入到同一个局域网中没有重复的。

这样问题就来了：网络上希望路由器的转发规则尽量简单，所以一般要用ip地址前多少位而不是整个IP地址去做转发。mac地址显然没法汇聚，前面已经讲过，工厂决定的。

给每个用户分配一个只由路由器网关决定的地址，每个网关上附着一个段，例如100.200.x.x，也就是所有以100.200开头的ip都送到这个网关上来，就可以保证internet转发规则的简单化。而且，一个用户从一个局域网离开，换到另一个局域网中，mac地址不需要变，只需要换个ip地址就行。

9楼（站大爷用户）

原题：「当数据包到达局域网后，完全可以直接送到对应的IP地址主机，为什么还要询问一下对应IP主机的MAC地址？」
真的这样了还需要费心尽力地搞IPv6干嘛。

题主：「你的前提是认为交换机是这样处理的，理所当然认为这样处理是正确的。交换机处理mac，路由器处理ip，为什么要这样设计？交换机为什么不可以处理ip？为什么要分层？」
交换机工作在二层，只认识MAC地址。如果交换机要处理IP，把二层砍掉只剩三层？呃，不觉得处理速度会很慢吗？

网络是过去几十年一步一步搭建的，兼容性什么的都要考虑。你不能说现在都有微信了，还要固定电话号码干嘛～

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简单地说两句：
二层是这样工作的：每个接入设备口分配一个地址，一般的星形结构的网络，每台设备发出的数据所有其他设备都能收到，然后根据目标地址看是否是发给自己的。这个地址是谓MAC地址，因为身在最底层，没有设置分配机制或者自动获取机制，每台设备制作的时候固定写在里面，并且确保全球不重复，这样就不会有冲突。

当然后来也就有了交换机，也就是带有存储转发功能的集线器，可以把包存一下，看一看目标地址，然后选择某一条线路发出去。怎么知道哪条线路是哪个MAC？学咯，每条线路发来的包看一下来源地址，然后记到表里面。

二层还要解决多个设备同时发送冲突的问题，要检测，要处理，要重发等等。

三层是这样工作的：每个设备有一个IP地址，也要保证唯一。这个IP地址可以手工分配，也可以通过DHCP获取。手工分配的时候需要注意保证唯一。局域网内想联系一个IP地址，先要知道对应的MAC地址，这时候走二层的ARP全网问一下就可以了。反过来，自己作为新设备想要一个IP地址，要么RARP要一个，要么走基于UDP的DHCP要一个，当然都只限于局域网内。

有了这些底层的东东，每台设备都有了自己的IP地址，这样就可以互相通信。三层的关键在于，有了路由器，路由器用于将不同的网段连接在一起，并对两个网段间的通信进行存储转发。比如A网络10.0.0.0/24，B网络10.0.1.0/24，中间有一路由器隔着，两边的网关都是.1。10.0.0.2要发信给10.0.1.2，那么先看子网掩码，发现不在自己网络内，然后交给10.0.0.1，路由器看到在网络B内，从10.0.1.1发出，然后到达10.0.1.2。

假如这俩网络没有路由器，直接走二层，那么多电脑连在一起，广播包就会占掉大量的网络带宽。

路由器，顾名思义就是要找路用的。比如B网络还用一个路由器连接着C网络10.0.2.0/24，那么A网络一台机器要发包给C网络的一台机器，路由器怎么知道怎么走法呢，于是需要路由协议，路由器之间要说说话，了解一下对方的状态。

再往大了去，就是互联网了。中国的一台电脑要连接美国微软，那么发出的包先到宽带运营商，然后到北京出口，然后觉得现在走欧洲到美国慢，于是转到上海，走海底光缆到了美国，再走旧金山，到西雅图，再到雷德蒙。如果只有MAC地址，是无法支撑起这么大的网络的，你觉得直接访问到MAC地址就行了，问题是你让路由器怎么给你找到路线呢？

所以，对于原题「都只是描述IP是什么，MAC是什么。当数据包到达局域网后，完全可以直接送到对应的IP地址主机，为什么还要询问一下对应IP主机的MAC地址？」
你缺乏网络知识，搞不清NAT的含义，只以为公网就是用IP的，局域网就是用MAC地址的。

如果你本身用的公网IP，那么全部走IP访问即可。如果是局域网多台电脑共用公网出口，那么首先要做的是NAT转换，这个是要在4层TCP和UDP上做的。只在二层无法完成。

你说的东西更像IPv6，这样不需要再做NAT，所有内网设备都可以分配一个IPv6地址。

不知道题主想的明白不，我猜肯定想不明白，哼哼～

10楼（站大爷用户）

长话短说，理由有三点。

一. 整体与局部
信息传递时候，需要知道的其实是两个地址：

终点地址（Final destination address）
下一跳的地址（Next hop address）
IP地址本质上是终点地址，它在跳过路由器（hop）的时候不会改变，而MAC地址则是下一跳的地址，每跳过一次路由器都会改变。

这就是为什么还要用MAC地址的原因之一，它起到了记录下一跳的信息的作用。

注：一般来说IP地址经过路由器是不变的，不过NAT（Network address translation）例外，这也是有些人反对NAT而支持IPV6的原因之一。

二. 分层实现
如果在IP包头（header）中增加了”下一跳IP地址“这个字段，在逻辑上来说，如果IP地址够用，交换机也支持根据IP地址转发（现在的二层交换机不支持这样做），其实MAC地址并不是必要的。

但用MAC地址和IP地址两个地址，用于分别表示物理地址和逻辑地址是有好处的。这样分层可以使网络层与链路层的协议更灵活地替换，网络层不一定非要用『IP』协议，链路层也不一定非用『以太网』协议。

这就像OSI七层模型，TCP/IP五层模型其实也不是必要的，用双层模型甚至单层模型实现网络也不是不可以的，只是那样做很蛋疼罢了。

三. 早期的『以太网』实现
早期的以太网只有集线器（hub），没有交换机（switch），所以发出去的包能被以太网内的所有机器监听到，因此要附带上MAC地址，每个机器只需要接受与自己MAC地址相匹配的包。