由于 MAC 地址只能在本地网段内使用，因此我们使用 IP 地址通过路由器与其他网段进行通信。同时，对于本地目标，ARP使用 将 IP 转换为 MAC 地址，此后在对话中使用 MAC 地址。
这让我想知道为什么我们在本地网络上使用 IP 地址。假设所有系统都在同一子网中，那么 IP 地址似乎是多余的，因为系统实际上只使用 MAC 地址来路由彼此之间的通信。
如果计算机不需要在本地网络段之外进行通信，那么它们真的可以完全不使用 IP 地址吗？为什么不能呢？
答案1
简而言之，不需要...您不需要 IP 地址来连接同一网络中的机器。有几种这样的协议示例，例如：IPX 或 Banyan 协议。
使用硬件地址的问题最好这样描述：
想象一下，计算机就像是房间里的人……（每个人都被粘在一个地方，无法四处移动）如果鲍勃想和苏茜说话……他会大喊“嘿，苏茜”……苏茜会回应……然后开始对话。很棒吧？当然……在小规模上，这种方法非常有效，实际上经常用于两个（或几个）设备之间的某些网络协议。（许多高 I/O 协议使用非IP协议，因为它们“更简单”并且针对任务进行了精细调整。）互联网（正如我们今天所知道的）不仅仅是两个……或几个人直接交谈。互联网实际上是数十亿台设备。如果将它们全部放在同一个“房间”（网络段）中……想象一下如果鲍勃想和苏茜说话会发生什么。鲍勃会大喊“嘿，苏茜！”……鲍勃的声音会在人群中消失。（建造一个容纳数十亿人的房间同样荒谬。）
出于这个原因，网络被segmented划分为“较小的房间”，这样位于同一segment房间的人就可以直接互相交谈，而房间外的人则需要某种方式router将消息从一个房间传递到另一个房间。但是房间数量众多意味着您需要某种寻址方案，以便routers中间的各个人知道如何将消息从 Bob 传递给 Suzy。使用 IP 协议，他们subnet为每个“房间”分配一个，然后路由器被告知如何将消息从一个房间传递到另一个房间。例如，如果 Bob 的地址是 1.1.1.1，Suzy 的地址是 2.2.2.2，而 Bob 的地址subnet是 1.1.1.0/24（这意味着他的地址的前 3 个字节必须匹配才能在他的房间中），Bob 需要将他的消息传递给，router以便可以将其传递给 Suzy 的“房间*”。Bob 知道他的地址router是 1.1.1.2，因此他将消息传递给router，然后路由器将其传递给中间的其他路由器，直到消息传递到 Suzy 的路由器 2.2.2.1，该路由器将消息直接交给 Suzy...然后 Suzy 可以以相同的方式将回复发送回 Bob。
同一网络中的计算机subnet实际上使用 MAC 地址直接相互通信。它实际上首先发出请求ARP（ARP = 地址解析协议），这意味着它会喊出“谁有地址 XXXX？”... 拥有该地址的人会回复，从那一刻起，他们继续直接相互通信。
（如果您真的感兴趣的话，我可以继续这个类比并进一步解释互联网的工作原理。）
答案2
IP 地址显然不受硬件约束，而 MAC 地址则受硬件约束。MAC 地址大多数情况下可以临时更改，但每个设备都应该有一个全球唯一的工厂分配的 MAC 地址。
此外，MAC 特定于以太网，虽然它现在是事实上的第 2 层封装方法，但情况并非总是如此，而且您永远不知道未来是否会出现更好的方法。
答案3
很简单，对于您的网段内部和外部的人来说，做同样的事情要容易得多，而且开销很小。
其他一些可能的原因
- 你可能想使用 IP 来帮助记住某个东西是什么（路由器以
.1某种东西结尾） - 您可能希望在一个网段上运行两个互不通信的网络（您可以通过子网使用 IP 来实现）
- MAC 地址不容易记住。
答案4
对我来说最令人信服的理由是互操作性。当然，你可以对本地网络通信进行特殊处理，从而消除第 3 层。但谁会从这种特殊情况下受益呢？
例如，如果您在本地网络的某个位置托管了一个网页，并且想要从同一网络内浏览该网页。需要做什么？
首先，您在地址栏中输入域名“server.example.com”。然后您（即浏览器）发出 DNS 请求，将该域名解析为 IP 地址。最终，该 DNS 请求到达托管“example.com”的 DNS 服务器。然后呢？
DNS 服务器不会返回 MAC 地址（我的意思是，一般来说它怎么知道客户端和服务器在同一个网络上）？
因此它必须返回一个 IP 地址。然后，Tada！我们回到第 3 层。