1. 综述

MAC地址是以太网的MAC子层所使用的的地址，属于数据链路层
IP地址是TCP/IP体系结构网际层所使用的地址，属于网际层，也即五层结构中的网络层
ARP协议属于TCP/IP体系结构的网际层，其作用是已知设备所分配到的IP地址，使用ARP协议可以通过该IP地址获取到设备的MAC地址

2. MAC

主机-------主机：使用点对点通信的数据链路层不需要使用地址。
总线型：总线型结构上的一台主机要发送信号给另一台主机，表示帧的信号通过总线会传到总线上的其他所有主机。那么这些主机如何判断是否是发送给自己的呢？显然，使用广播信道的数据链路层必须使用地址来区分各主机。要想实现主机之间的通信，则每个主机都必须有一个唯一的标识，即一个数据链路层地址。在每个主机发送的帧中必须携带标识发送主机和接收主机的地址，由于这类地址是用于媒体接入控制MAC（media access control），因此这类地址称为MAC地址：
- mac地址一般被固化在网卡（网络适配器）的电可擦可编程只读存储器EEPROM中，因此MAC地址也被称为硬件地址。
- 一般情况下，用户主机会包含两个网络适配器：有线局域网适配器（有线网卡）和无线局域网适配器（无线网卡）。每个网络适配器都有全球唯一的MAC地址。而交换机和路由器往往拥有更多的网络接口，所以会拥有更多地MAC地址，综上所述，严格来说，MAC地址是对网络上各接口的唯一标识，而不是对网络上各设备的唯一标识。
- MAC的组成和表示见下方图

3. IP

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计的网络（如192.168.0.254中的192.168.0）
- 主机编号：标识同一网络上不同主机（或路由器各接口）（如192.168.0.254中的254）
同一个网络上的各主机和各路由器的各接口的IP地址的网络号部分应该相同，主机号部分各不相同。（网段）
之前介绍的MAC地址不具备区分不同网络的功能，ip地址具备这样的功能，如果只是一个单独的网络，不介入因特网，可以只使用MAC地址。如果主机要介入因特网，则MAC地址和IP地址都需要使用
数据包转发过程中源IP地址和目的IP地址保持不变，源MAC地址和目的MAC地址逐个链路（或逐个网络）改变，具体见下图

4. ARP协议

上一章讲到数据包转发过程中，ip地址不变，但是MAC地址变化，那么如果通过ip地址得到MAC地址呢，这就需要ARP协议。
以总线型网络为例，下图所示，B要发送数据包给C，B知道C的IP地址，但是不知道C的MAC地址，B的数据链路层封装MAC帧时，无法填写目的MAC地址。实际上每台主机都有一个高速缓存表，表中记录有IP地址和MAC地址的对应关系。当主机B给主机C发送数据包时，会先在B自己的高速缓存表中查看主机C的IP地址和对应的MAC地址，如果没有找到，主机B需要发送ARP请求报文来获取主机的MAC地址。报文内容及过程见下图。
ARP协议只能在一个链路或一个网络中使用，而不能跨网络使用

参考链接：https://blog.csdn.net/leo_jk/article/details/104150405

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1. 综述

2. MAC

3. IP

4. ARP协议

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