我了解到，在本機網路中，在該網路內進行通訊的電腦不僅需要 IP 位址，還需要 MAC 位址。
這是電腦網路早期的遺留物嗎？
因為當我擁有 IP 位址時，我就擁有了我想要與之交談的主機的「位址」）或身分）。無需取得目的主機的MAC位址。當您與公用網路中的電腦通訊時，您也不需要 MAC 位址 - 這裡您也只需要 IP 位址。
MAC 位址似乎用於在 LAN 中的交換器內部進行 IP-MAC 映射，但這似乎是多餘的，因為交換器已經應該知道哪個連接埠通往具有給定 IP 位址的主機。交換器知道所連接主機的 IP 位址，它知道從哪個連接埠將資料傳送到具有正確 IP 位址的正確主機。
我還知道 MAC 位址標識主機中的實體硬體設備。當主機有時可能需要它多種的硬體網路設備？打個比方，IP 位址是要將包裹投遞到的郵政位址，而 MAC 位址將標識要採取的條目（如主條目、後條目、煙囪）？這是MAC位址的原因嗎？但如果是這樣，也沒關係。只要資料傳送到正確的位址（IP位址），資料通過哪個硬體設備傳送並不重要...
我讀了MAC位址的具體用途是什麼？但不認為它提供了令人滿意的答案。
答案1
網路並不像看起來那麼簡單。我們談論的是夾心蛋糕，表面之下發生了很多事情。重要的是要理解溝通有兩個層次：物理和邏輯。
一切網路的定義是IEEE 802 標準。乙太網路受 802.3、WiFi 802.11 管轄。
第一層是身體的,開放系統互連模型第一層。實際的實體電纜、天線和介面。這一層上的一切都是愚蠢的，設備彼此之間沒有任何意識。
物理之上的是資料鏈路層，OSI 模型第 2 層。這是設備相互了解並能夠進行通訊的最低要求。因為多個介面可以連接到單一 L2網段， 每個介面必須有一個唯一的L2標識符，即硬體位址－MAC位址。
這協定資料單元這一層稱為框架，其結構為：
+--------------+-----------------+---------+------------+
| SenderL2Addr | RecipientL2Addr | Payload | ErrorCheck |
+--------------+-----------------+---------+------------+
L2幀只能在同一個域內轉送子網和廣播域。同一子網路/廣播域中的設備使用 L2 尋址進行通訊。
下一個是網路層，OSI 模型第 3 層。允許在該層上進行通信裝置必須有唯一的 L3 識別碼 - IP 位址。
這一層的協議既不需要也不需要了解任何物理介質的知識，也不關心物理傳輸；那是L2工作。這一層的PDU稱為資料包，結構為：
+--------------+-----------------+---------+------------+
| SenderL3Addr | RecipientL3Addr | Payload | ErrorCheck |
+--------------+-----------------+---------+------------+
在傳輸過程中，L3 資料包被封裝在 L2 幀中，它是負載。因此，當資料到達線路時，框架實際上如下所示：
+-----------+-----------+-----------+-----------+---------+--------+
| SndL2Addr | RcpL2Addr | SndL3Addr | RcpL3Addr | Payload | ErrChk |
+-----------+-----------+-----------+-----------+---------+--------+
由於IP是L3協議，因此它沒有方法在物理層上處理實際的資料轉送。因此，如果沒有 L2 協議，資料根本無法在系統之間移動。
當然，理論上可以從圖中完全刪除 L2 及其定址。然而，正如已經說過的，這意味著我們不再談論 802.3 和 .11。需要新的標準，所有協議都需要從頭開始重寫，需要設計新的晶片組，改變製造流程來生產它們，需要設計新設備，需要新的製造流程來生產這些設備。
排除某些企業級網路設備，L3是在軟體上處理的，而L2是在硬體上處理的；即晶片。這意味著您的手機將無法使用 WiFi 進行通信，因為其 WiFi 硬體是根據 802.11 標準設計的。
實現過渡的唯一現實方法是透過自然設備退役週期。這是一個 sllllooowwwww 的過程。
以這種方式重新設計網路的想法比採用 IPv6 的要求更高。它於 1995 年推出，但大約十年前才開始流行。全球採用情況是約40%。因此，雖然我可以想像 MAC 尋址將被廢棄的未來（儘管我並沒有真正看到原因），但這確實是非常遙遠的未來。
答案2
更多背景資訊：我了解到 MAC 位址用於 LAN 的交換器中，將交換器的連接埠對應到某個 MAC 位址。但為什麼不將交換器的連接埠對應到某個IP位址呢？這應該與將包從來源路由到目標主機的方式完全相同...
可以，但是您的交換器將僅限於 IPv4/IPv6（如果較舊的話，甚至僅限於 IPv4）。它實際上只是成為一個 IP 路由器。
但實際上還存在各種其他在乙太網路上運行的東西，但它們是不是IP，例如幾種「專業音訊」協定——過去甚至更多。
（例如，IPv4 LAN 將與基於 NetWare IPX 的 LAN、和/或 Xerox XNS LAN、和/或 DECnet LAN、和/或 OSI CLNP LAN 共存…全部位於同一乙太網路上。）
當 Xerox 最初發明乙太網路時，它確實在乙太網路層級和網路 (Xerox Pup) 層級使用相同的尋址。根據他們自己的文章，事實證明這太不靈活了。
答案3
MAC 位址（儘管它可以被欺騙）是對設備或網路介面進行唯一尋址的唯一方法。 IP 位址（我假設您談論的是 IPv4）不是唯一的，可以隨機分配給其他接口，並且需要與設備連接到的網路保持一致。一台設備可以擁有多個 IP 位址，並且擁有動態 IPv4 位址（如 DHCP）可能非常有用。如果沒有 MAC 位址或類似的位址，DHCP 就無法運作。
還有一個重要的事實是，IP (v4) 並不是唯一的網路協定。
答案4
不，MAC 還不是初級的。由於乙太網路和 WiFi 具有多路存取功能，因此需要區分同一連結後面的對等點。 MAC並不總是需要的；想像一下透過 PPP 運行 IP 的串行鏈路，沒有 MAC 位址，因為鏈路的另一側只有一個對等點，無需區分它們。
想想實體城市。其中有郵政地址（例如“100 East Davie Street Raleigh, NC 27601. United States”），並且有地鐵站的路線，例如乘坐 1 號線或 A 號線或“紅色”線，然後前往車站“station” 。而且你不能使用汽車或公車，你必須使用地鐵來遊覽城市。
第一個（郵政）就像 IP 位址。第二個（站名）就像 MAC 位址。繼續這個例子，如果只有一條鐵路線並且沒有中間站，甚至不需要車站名稱，你總是行駛到“另一端”；這就是 PPP 的工作原理。