数据链路层负责在物理层提供的比特流上建立逻辑连接，实现点对点或点对多点的数据传输。数据链路层中有两种重要的地址：IP地址和MAC地址。
IP地址是网络层提供的逻辑地址，它标识了网络中的主机或路由器。IP地址可以根据网络拓扑变化而改变，它是网络层实现路由选择和分组转发的依据。
MAC地址是数据链路层提供的物理地址，它标识了网络中的网卡或接口。MAC地址是固定不变的，它是数据链路层实现帧的封装和解封装的依据。
IP地址和MAC地址的作用是相互补充的，它们共同实现了从源主机到目的主机的数据传输。在同一局域网内，数据链路层可以直接根据MAC地址发送帧；在不同局域网之间，数据链路层需要借助网络层根据IP地址找到下一跳的MAC地址，然后发送帧。
IP地址和MAC地址之间可以通过ARP协议进行映射。
数据包转发时IP地址与MAC地址变化情况
当数据包从一个网络传输到另一个网络时，它需要经过路由器的转发。路由器根据数据包的目的IP地址，查找路由表，决定将数据包转发到哪个接口。在转发过程中，数据包的源IP地址和目的IP地址不会改变，但是源MAC地址和目的MAC地址会改变。源MAC地址会变成路由器接口的MAC地址，目的MAC地址会变成下一跳设备的MAC地址。（图截自湖科大教书匠视频）
ARP协议
ARP协议是一种用于在局域网中根据IP地址获取MAC地址的协议。它通过发送ARP请求和ARP应答报文来实现地址解析的功能。
ARP请求报文是以广播方式发送的，目标MAC地址为全0，目标IP地址为要查询的IP地址。ARP应答报文是以单播方式发送的，源MAC地址和源IP地址为被查询的主机的地址，目标MAC地址和目标IP地址为发送ARP请求的主机的地址。
ARP协议可以维护一张ARP缓存表，用于存储已经解析过的IP地址和MAC地址的映射关系。ARP缓存表可以分为动态ARP表项和静态ARP表项，动态ARP表项可以被老化或更新，静态ARP表项是手工配置的，不会被老化或覆盖。
ARP协议工作流程
当主机B要向主机C发送数据，却发现自己的ARP缓存表中没有与主机C对应的MAC地址时，会通过以下过程来获取（ 图截自湖科大教书匠视频）：
1. 主机B向网络广播一个ARP请求报文，询问目标主机C的MAC地址。该报文包含了主机B的IP地址和MAC地址，以及主机C的IP地址。
2. 网络上所有主机收到该报文后，检查自己的IP地址是否与主机C的IP地址相同。如果不同，则丢弃该报文；如果相同，则回复一个ARP应答报文（单播），告知主机A自己的MAC地址，同时根据源MAC地址，将主机B的IP地址和MAC地址存入自己的ARP缓存表中，以便后续通信。
3. 主机B收到ARP应答报文后，将主机B的IP地址和MAC地址存入自己的ARP缓存表中。
文章来源：https://www.toymoban.com/news/detail-603527.html
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