一、引言

在现代计算机网络中，无论是互联网还是局域网，设备的唯一标识和准确的定位都是很重要的。然而实现这些功能是通过两种独立的地址系统实现的，IP地址与MAC地址。它们共同工作，是我们能够在网络上发送数据与接受数据。

1.1 IP地址介绍

即Internet Protocol地址，是一个用于标识网络上每个设备的数字标签。在最常见的版本IPv4中，它由四个介于0~255的数字组成，四个数字由点分割，例如192.168.1.111，这个是我们在查看本机ip时经常会看到的，如图：

这里的IPv4就是我们的就是我们的ip地址。在新版本IPv6中，IP地址变得更长，以便能够提供更多的地址空间。IP地址标识了网络和主机的位置，允许数据在互联网上准确地从源传输到目的地。

1.2 MAC地址介绍

即Media Access Control地址，称为物理地址，也叫硬件地址，用来定义网络设备的位置，是分配给网络结构控制器（例如以太网卡或WI-FI适配器）的唯一标识符。它是一个12位的十六进制数，通常由冒号或连字符分隔。例如，“00:0a:95:9d:68:16”。MAC地址在数据链路层进行通信，用于指定数据包的源地址和目标地址。
 

二、IP地址

2.1 IP地址的分类

在实际应用中，IP地址通常分为静态ip和动态ip两种类型

2.1.1 静态ip地址

顾名思义，是一种固定不变的ip地址。无论网络连接合适启动或管不，设备的ip地址始终保持不变。这种类型的ip地址通常由网络管理员手动分配。

静态ip地址主要用于那些需要持续稳定网络服务的设备和服务，比如Web服务器、电子邮件服务器和DNS服务器通常都是需要静态ip地址。

2.1.2 动态ip地址

与静态ip地址相反，动态ip地址不是固定的，每次网络连接启动时，都会从地址池中分配一个可用的ip地址给设备，这个分配通常是由动态主机配置协议(DHCP)服务器完成

2.2 IP地址的作用

2.2.1 网络通信：

在网络通讯中，IP地址起着至关重要的作用，它的主要任务是标识网络中的设备并确定数据发送和接收的路径

① 设备标识：每个在网络中的设备都需要有一个唯一的IP地址，这样其他设备才能找到它并与它通信。无论是访问网页，还是发送电子邮件，这些都需要IP地址来确定数据的源和目标。

②路由决策：当数据包需要在网络中进行传输时，路由器会使用IP地址来确定数据包的路径。IP地址中包含的网络部分和主机部分允许路由器知道应将数据包发送到哪个网络以及该网络中的哪个设备。

③网络分层：IP地址不仅标识了设备，还标识了设备所在的网络。这对于大型网络（如互联网）中的网络分层至关重要，允许将大网络划分为多个小型网络（子网）。

2.2.2 位置追踪

尽管IP地址主要用于在网络中标识设备并提供路由信息，但它们也可以用于确定设备的大致地理位置。这被称为IP地理定位。以下是一些详细信息：

① IP地址如何关联到位置：IP地址通常是按照地理区域来分配的。例如，一组连续的IP地址可能会被分配给同一个城市的互联网服务提供商(ISP)。这就意味着，如果你知道一个IP地址的分配信息，你就可以大致知道这个IP地址的物理位置。这些信息通常是由网络信息中心（如美国的ARIN，亚洲的APNIC等）进行管理的。

② IP地理定位的用途：IP地理定位可以用于多种目的。例如，它可以用于显示用户的本地化内容（例如，当你访问一个网站时，网站可能会显示你所在地区的天气信息），或者对用户进行地理定向的广告。它也可以用于网络安全，例如，如果一个IP地址来自一个被认为是恶意的地理区域，那么网络管理员可能会选择阻止这个IP地址的访问。

③ IP地理定位的局限性：虽然IP地理定位是一个有用的工具，但它并不总是100%准确。一方面，ISP可能会将它们的IP地址分配给它们的用户，而这些用户可能在全国或全世界的不同地方。另一方面，很多用户可能会通过使用VPN或代理服务器来隐藏他们的真实IP地址。这两个因素都会影响IP地理定位的准确性。

三、 MAC地址

3.1 MAC地址的定义及工作原理

3.1.1 定义

MAC地址，全称为媒体访问控制地址（Media Access Control Address），是分配给网络接口控制器（NIC）的唯一标识符。这个地址在出厂时已经被烧录到硬件中，除非进行特殊的修改，否则它会永远保持不变。每个MAC地址都是全球唯一的，这保证了在同一网络环境中，没有两个设备会拥有相同的MAC地址。

3.1.2 工作原理

在数据链路层（OSI模型的第二层）中，设备间的通信就依赖于MAC地址。当一个设备需要将信息发送给另一个设备时，它会将这个信息封装在一个称为“帧”的数据结构中，并添加上目标设备的MAC地址。这个帧会被发送到网络上，当其他设备接收到这个帧时，它们会检查这个帧的目标MAC地址，如果这个地址和自己的MAC地址匹配，那么它就会接收这个帧并提取出其中的信息。

3.2 MAC地址的特性

3.2.1 全球唯一性

每个网络接口控制器（NIC）在生产时都会被分配一个全球唯一的MAC地址。这个地址被烧录在硬件中，通常情况下不会改变。全球唯一性保证了在任何网络环境中，都不会有两个设备拥有相同的MAC地址。

3.2.2 持久性

MAC地址在设备生产时被硬编码，除非进行特殊修改，否则它将一直保持不变，即使设备被关机或者断电。这个特性使得MAC地址能够在设备生命周期内提供一种稳定的网络身份标识。

3.3 MAC地址的作用

3.3.1 设备识别

在网络环境中，每一个网络设备都有一个全球唯一的MAC地址。无论是有线还是无线的，这个地址都是设备的唯一标识，使得在网络中可以准确地识别和区分不同的设备。例如，当一个设备需要将数据包发送到另一个设备时，它就需要知道接收设备的MAC地址。通过这种方式，MAC地址起到了关键的设备识别作用。

3.3.2 网络通信

在网络通信中，MAC地址也发挥了关键的作用。例如在以太网环境中，当一个设备（如计算机或路由器）需要发送数据包到网络上的另一个设备时，它需要将接收设备的MAC地址添加到数据包的帧头部。当接收设备接收到这个数据包时，它会查看帧头部的目标MAC地址，如果这个地址和自己的MAC地址匹配，那么它就会处理这个数据包，否则就会忽略它。

3.3.3 安全性考量

MAC地址在网络安全中也具有重要性。许多网络安全策略和技术都依赖于MAC地址。例如，一些网络管理员可能会设置MAC地址过滤，只允许已知的MAC地址的设备访问网络。此外，MAC地址也常常用于网络行为的审计和追踪，因为每个MAC地址都是全球唯一的，所以它可以用于追踪网络上的特定设备。