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MAC 地址
硬件地址
在局域網中，並不是主機或路由器具有鏈路層地址，而是它們的適配器(網絡接口)具有鏈路層地址。適配器本來是在主機箱內插入一塊網絡接口板，但是現在的計算機主板上都嵌入了適配器。計算機與外界局域網的通信就是通過適配器進行的，要做到這一點，適配器需要具備以下功能：
- 數據進行串行/並行傳輸的轉換。
- 對數據進行緩存。
- 在計算機的操作系統安裝設備驅動程序。
- 實現以太網協議。
硬件地址又稱為物理地址或 MAC 地址，硬件地址存在於適配器的 ROM 中。IEEE 802 標准所說的“地址”嚴格地講應當是每一個站的“名字”或標識符，它規定 MAC 地址字段可采用 6 字節(48位)或 2 字節(16 位)這兩種中的一種。
適配器可能是由不同地區的不同公司生產的，怎么保證沒有適配器具有相同的 MAC 地址呢？IEEE 的注冊管理機構對 MAC 地址空間進行管理，他們負責向廠家分配地址字段 6 個字節中的前三個字節 (即高位 24 位)，稱為組織唯一標識符OUI。地址字段 6 個字節中的后三個字節 (即低位 24 位) 由廠家自行指派，稱為擴展唯一標識符，必須保證生產出的適配器沒有重復地址。一個地址塊可以生成 2^24 個不同的地址，這種 48 位地址稱為 MAC-48，它的通用名稱是 EUI-48。生產適配器時，6 字節的 MAC 地址已被固化在適配器的 ROM，因此 MAC 地址也叫做硬件地址 (hardware address)或物理地址。
IEEE 規定地址字段的第一字節的最低位為 I/G 位，IEEE 只分配地址字段前三個字節中的 23 位。。當 I/G位 = 0 時地址字段表示一個單站地址，當 I/G位 = 1 時表示組地址，用來進行多播。當 I/G 位分別為 0 和 1 時，一個地址塊可分別生成 223 個單個站地址和 223 個組地址。所有 48 位都為 1 時為廣播地址，只能作為目的地址使用。
IEEE 把地址字段第一字節的最低第 2 位規定為 G/L 位(以太網幾乎不管這個位)。當 G/L位 = 0 時是全球管理（保證在全球沒有相同的地址），廠商向 IEEE 購買的 OUI 都屬於全球管理。當 G/L位 = 1 時是本地管理，這時用戶可任意分配網絡上的地址。
適配器檢查 MAC 地址
適配器具有過濾功能，適配器從網絡上每收到一個 MAC 幀時，就首先用硬件檢查 MAC 幀中的 MAC 地址。如果是發往本站的幀則收下，然后再進行其他的處理。否則就將此幀丟棄，不再進行其他的處理。“發往本站的幀”包括以下三種幀：
- 單播幀（一對一）：收到的幀的 MAC 地址與本站的硬件地址相同；
- 廣播幀（一對全體）：發送給本局域網上所有站點的幀(全 1)；
- 多播幀（一對多）：發送給本局域網上一部分站點的幀。
所有的適配器都至少能夠識別前兩種幀，即能夠識別單播地址和廣播地址，有的適配器可用編程方法識別多播地址，只有目的地址才能使用廣播地址和多播地址。以太網適配器還可以以混雜方式 (promiscuous mode) 工作，以該方式運行的以太網適配器只要“聽到”有幀在以太網上傳輸就都接收下來。
MAC 幀的格式
常用的以太網 MAC 幀格式有 DIX Ethernet V2 標准和 IEEE 的 802.3 標准，最常用的 MAC 幀是以太網 V2 的格式。
以太網 V2
以太網 V2 的格式有 5 個字段，目的地址、源地址字段有 6 字節。類型字段 2 字節，類型字段用來標志上一層使用的是什么協議，以便把收到的 MAC 幀的數據上交給上一層的這個協議。第四個字段是數據字段，長度在 46 ~ 1500 字節(最小長度 64 字節 - 18 字節的首部和尾部 = 數據字段的最小長度 46字節)。最后一個字段是幀檢驗序列 FCS 字段，長度是 4 字節。
當數據字段的長度小於 46 字節時，應在數據字段的后面加入整數字節的填充字段，以保證以太網的 MAC 幀長不小於 64 字節。
當一個站剛開始接收 MAC 幀時，若適配器時鍾未與到達的比特流達成同步時，幀的接收就有可能出錯。因此為了達到比特同步，在傳輸媒體上實際傳送的要比 MAC 幀還多 8 個字節。在幀的前面插入（硬件生成）的 8 字節中，第一個字段共 7 個字節是前同步碼，用來迅速實現 MAC 幀的比特同步。第二個字段 1 個字節是幀開始定界符，表示后面的信息就是 MAC 幀。
無效的 MAC 幀
出現以下情況之一的幀，即為無效的 MAC 幀：
- 數據字段的長度與長度字段的值不一致；
- 幀的長度不是整數個字節；
- 用收到的幀檢驗序列 FCS 查出有差錯；
- 數據字段的長度不在 46 ~ 1500 字節之間(有效的 MAC 幀長度為 64 ~ 1518 字節之間)。
幀間最小間隔
因為以太網傳送幀時，各幀之間必須有一定間隔，因此接收端只需要找打幀開始定界符，其后面到達的比特流就都屬於一個 MAC 幀。由此可見，以太網並不需要結束定界符。幀間最小間隔為 9.6 us，相當於 96 bit 的發送時間。一個站在檢測到總線開始空閑后，還要等待 9.6 us 才能再次發送數據。這樣做是為了使剛剛收到數據幀的站的接收緩存來得及清理，做好接收下一幀的准備。
IEEE 802.3 MAC 幀格式
與以太網V2 MAC 幀格式相似，區別在於：
- IEEE 802.3 規定的 MAC 幀的第三個字段是“長度 / 類型”。當這個字段值大於 0x0600 時（相當於十進制的 1536），就表示“類型”，這樣的幀和以太網 V2 MAC 幀完全一樣。當這個字段值小於 0x0600 時才表示“長度”。
- 當“長度/類型”字段值小於 0x0600 時，數據字段必須裝入上面的邏輯鏈路控制 LLC 子層的 LLC 幀。
IP 地址與硬件地址
IP 地址與硬件地址是不同的地址，簡單地說 MAC 地址決定下一跳，IP 地址決定終點在哪。從層次的角度看，硬件地址（或物理地址）是數據鏈路層和物理層使用的地址。IP 地址是網絡層和以上各層使用的地址，是一種邏輯地址（稱 IP 地址是邏輯地址是因為 IP 地址是用軟件實現的）。
發送數據時，數據從高層下到低層，然后再到通信鏈路上傳輸。使用 IP 地址的數據報到達數據鏈路層時，就被封裝為 MAC 幀。
在 IP 層抽象的互聯網上只能看到 IP 數據報，圖中的 IP1 → IP2 表示從源地址 IP1 到目的地址 IP2 ，兩個路由器的 IP 地址並不出現在 IP 數據報的首部中。 對於路由器而言，路由器只根據目的站的 IP 地址的網絡號進行路由選擇。 在具體的物理網絡的鏈路層中，只能看見 MAC 幀而看不見 IP 數據報。
IP 層抽象的互聯網屏蔽了下層很復雜的細節。在抽象的網絡層上討論問題，就能夠使用統一的、抽象的 IP 地址研究主機和主機或主機和路由器之間的通信。
參考資料
《計算機網絡(第七版)》 謝希仁 著，電子工業出版社
《計算機網絡 自頂向下方法》 [美] James F.Kurose,Keith W.Ross 著，陳鳴 譯，機械工業出版社