在计算机网络中，每个设备/主机都分配有 2 个不同的唯一地址。一个物理地址 MAC 和一个逻辑地址 IPv4/IPv6，使网络/互联网中任意 2 台主机之间的通信成为可能。
MAC 地址是平面寻址方案。因此，如果所有设备都以平面结构而不是分层结构连接（如今天的互联网），并且必须仅使用 MAC 地址来识别主机，那么效率将非常低。（打个比方，就像在一个排序的链表 DS 中找一个项目）
但是，IPv4 寻址方案本质上是分层的，因此主机识别非常有效。使用 IP 地址的网络部分，您将首先确定主机所在的网络，然后使用 IP 地址的主机部分，您将在该网络中找到确切的主机。（类似地，这就像在二叉搜索树 DS 中查找项目）。
所以我的问题是-如果仅使用分层寻址方案（例如，IPv4）就可以在网络/互联网中识别主机（既可以跨网络也可以在网络内识别），那么为什么我们需要额外的地址方案（MAC地址）旁边（仅在本地网络内有帮助）？
PS：很多朋友的解释，考虑到当前架构的第2层和第3层。但是，为什么首先要以这种方式设计架构呢？我可以很容易地想象一个只有本地 IP 地址的世界。这在技术上是可行的。不是吗？
您需要记住，当今的主要协议 - 第 3 层和第 4 层的 TCP/IP 和第 1 层和第 2 层的以太网 - 是单独开发的。他们都以不同的方式解决各自层中的任务。
最初开发以太网时，TCP/IP 还没有准备好，它需要 15 年才能获得普遍接受。您如何为尚未完成的协议构建硬件？
开发 TCP/IP 的人建立在他们手头的任何东西上。对于以太网不兼容的寻址方案，必须开发一种转换 - ARP（顺便说一下，它被更有效的 IPv6 NDP 取代）。
此外，当以太网还很年轻时，那里有许多相互竞争的 L3 网络——IPX、NetBIOS、Apple/Ethertalk，......
实际上，单独的寻址机制为网络设计人员提供了额外的自由度——他可以将多个 IP 地址映射到单个 MAC，反之亦然，使用虚拟 IP 寻址，发明新的做事方式（如任播）或类似的。如果采用严格的端到端寻址方案，这一切都是不可能的。
链接级别的纯粹效率只是奖牌的一方面。为了提高整体效率，您还必须计算您可以做什么以及您可以轻松地做到这一点。考虑可扩展性和成本效益，看看整个事情。
如果以太网不能很好地与 IP 一起工作，那么其中一种替代方案将成为当今无处不在的网络标准。
您描述的问题很好地说明了 OSI 模型的第 2 层和第 3 层之间的交互。MAC 地址在第 2 层运行，是以太网帧的寻址方式。例如，如果主机 A 和主机 B 连接到以太网交换机，并希望进行通信，它们可以通过相互发送正确寻址的以太网帧来实现。当每个数据包到达交换机时，交换机将使用其 MAC 地址表来查找目标主机连接到哪个端口，并在途中发送数据包。要在以太网中发送流量，主机必须知道将数据包发送到哪个 MAC 地址。
到现在为止还挺好。但是应用程序不使用 MAC 地址，它们更喜欢使用 IP 地址。如果数据包只能使用 MAC 地址在线路上发送，但应用程序只知道如何使用 IP 地址，如何将数据包发送到正确的目的地？答案在于 ARP - 地址解析协议。该协议将 IP 地址映射到 MAC 地址，并且是每个主机知道如何使用正确的 MAC 在线路上发送数据包的方式。主机保留一个 ARP 查找表，用于将 IP 地址映射到 MAC 地址。
在上面的示例中，假设主机 A (10.0.0.5) 希望向主机 B (10.0.0.6) 发送数据包。序列如下所示：
arp who-has 10.0.0.6 tell 10.0.0.5)arp reply 10.0.0.6 is-at 00:25:90:03:b3:98)为了具体回答您的问题，即使主机连接到同一个以太网网络也使用分层地址方案（IPv4）的原因是因为应用程序只知道如何使用 IP 地址。对于应用程序来说，确定它们正在与之通信的目标 IP 是否连接到同一个以太网网络，并在使用 MAC 地址（如果是）和 IP 地址（如果不是）之间切换是不切实际的。
如需进一步阅读，请查看网络基础知识：ARP 工作原理，它对协议及其与这种情况的关系进行了很好的描述。
因此，如果您熟悉为什么面向对象编程如此成功，那么您就会知道这是因为它模拟了现实生活。
在您的网络接口卡上有一个 MAC 地址就像在您的汽车上有一个车牌。您的家庭地址就像拥有您的 IP 地址......如果有人想查看您的汽车，他们必须首先找到您的家庭地址（永远不会改变），然后是您的车牌。
IP 地址具有与其相关联的模式，该模式始终为真，包括地理位置，因为该信息已注册在可公开访问的数据库中。
还。你家里有很多 MAC 地址，而且它们会经常变化。但是，我可以获得一个 IP 地址，无论我的 Mac 地址是什么，我的 IP 地址都不会改变，这对我来说很方便。
DNS 服务器将不得不工作三次以跟上所有 Mac 地址以及谁拥有哪些 Mac 地址。与 MAC 地址相比，将 DNS 名称分配给 IP 地址随着时间的推移而发生的变化要少得多。
简而言之-IP地址比人类使用MAC地址方便得多，但是MAC地址对于交换机来说是必要的，以跟踪哪些数据包去哪里，以及将数据包放在哪条线上......它是一个低级寻址方案，不适合人们日常使用。