計算機網路就是用來實現計算機之間的通訊的，如果現在有兩台電腦，如何讓他們通訊？我們只需要用一根線將它們連線起來，便可以進行通訊。
如果現在有5臺電腦，我們可以兩兩之間連一根線。
但是這樣線太多了，於是出現了hub（集線器），它的功能就是做訊息的**，a電腦發給b電腦的資訊，先發給集線器，然後**給b電腦。但是有乙個問題是集線器的**是無條件的**，是廣播通訊，即它會將a發出的資訊**給其他所有電腦，所以資料必須帶有某種標識，讓b知道這是a發給它的，它會處理，其他電腦收到這條資訊，發現不是給自己的，就丟棄。另外a給b發，另外也有其他的電腦要給b發，b收到的電訊號雜糅起來，任何乙個訊息都解析不出來，也就是說，在同一時間只能允許一台計算機傳送資料。為了減少傳送資訊的衝突，協調各計算機的工作，有乙個協議是csma/cd。意思是載波監聽多點接入/碰撞檢測。
這是網路的最初的組織形式，但是缺點很明顯，頻寬利用率低，鏈路利用率低，只適合乙個比較小的範圍的網路通訊。後來有了交換機，它和hub作用比較類似，也是**功能，但是交換機會記錄埠和計算機mac位址的對映，mac位址是全球唯一的，出廠的時候已經確定的位址。在交換機中維繫了一張mac位址和交換機埠號對應關係的表，比如a給b傳送訊息，交換機會在這張表中查詢b（目標位址）所對應的埠，然後將資訊從對應的埠傳送出去，b最終收到資訊，不需要廣播，另外交換機是全雙工的，它使用的不是集線器使用的雙絞線，而是我們平時用到的網線。當然，交換機初始時，關係表是一張空表，表的建立是逐漸學習的。另外交換機還可以進行橋接。但是使用交換機的這種方式依舊是適用於比較小的網路，隨著網路規模的不斷擴大，交換機也會有很多弊端，比如訊息洪氾。
所以說交換機只是滿足了小規模的網路（或者說區域網）的互聯互通，如何聯通兩個區域網呢？於是有了路由器（有時候也叫閘道器），它就是為了連線不同的區域網。比如網路1中的一台機器要和網路2的一台機器通訊，要經過路由器的**，但是網路1中的機器互相通訊只需要經過網路1中的交換機。為了標識像網路1或網路2這樣的網路，我們引入了ip位址，另外ip位址也可以用來標識裝置。
網路傳輸過程中，ip首部記錄了源ip和目標ip，這個是一直不變的，而mac首部記錄了當前源mac位址和當前目標mac位址，這個是不斷變化的，相當於ip首部記錄了我從**來，到**去，mac首部記錄了我每次該怎麼走。當然，有乙個協議是nat，ip首部的ip位址有時也會變化，這裡先不考慮這種情況。
為什麼有了ip還需要mac？或者有了mac為什麼還需要ip？他們不都可以唯一的標識一台計算機麼？
總結來說，第一就是從網際網路誕生初期，網際網路通訊的標準是tcp/ip協議簇，但是他只是規範了傳輸層和網路層的通訊標準，網際網路的資訊傳輸最終是到某個小的網路，小的網路用的是乙太網（一種通訊標準）技術，它才真正規範了資料鏈路層和物理層的傳輸標準。而乙太網技術，表示一台計算機就是用的mac位址。這個是有歷史淵源的，因為最開始的網路通訊，如上所說，那時候沒有ip，就是用mac去標識計算機的。
還有就是ip除了標識裝置，還可以標識子網，而mac位址卻不行，如果讓mac位址和子網對應起來，那路由器要儲存的資訊將是海量的。所以說目前ip和mac結合一起使用是歷史造就的，也可能有更好的方式。有人說ip和mac缺一不可，其實要看前提是什麼了，如果只用ip位址也可以，再增加乙個網路層和資料鏈路層、物理層轉換的協議，相當於否定了乙太網技術，否定了交換機技術，再整一套。如果只用mac位址也不是不行，那目前tcp/ip協議簇也得否定了，重新定義網路通訊，另外路由器儲存的資訊將是海量的，這也涉及到**表的更新，**效率的問題。
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