MAC地址是由48个二进制数组成，或者12个十六进制数字组成，全球唯一，用来表示一台主机。

IP地址是由32位二进制数组成，通常采用点分十进制的方法来进行书写，这样方便阅读。

IP：Internet protocol,网际协议。

网际协议IP又称为Kahn-Cerf协议，因为这个重要协议正是Robert Kahn和Vint Cerf二人共同研发的（这两位学者在2005年获得图灵奖）。目前使用的IP协议版本是IPv4和IPv6，版本1～3和版本5都未曾使用过

使用一些中间设备，例如路由器等将性能各异的网络在相互连接起来，如果这些网络的网络层使用的是网际协议（IP），那么就可以把这些互连起来的网络看成一个逻辑上的互连网。
MAC地址和IP地址的区别-小白菜博客
这个互连网里面的设备进行信息交换的时候，根据网络层的IP地址和数据链路层的MAC地址来进行转发。

IP地址的发展阶段：

整个的互联网就是一个单一的、抽象的网络。IP地址就是给互联网上的每一台主机(或路由器)的每一个接口分配一个在全世界范围内是唯一的32位的标识符。
IP地址的结构使我们可以在互联网上很方便地进行寻址

阶段一： 分类的IP地址

将iP地址分为A、B、C、D、E这五类，这个时候还没有子网掩码的概念。

每个IP地址由两部分组成：网络号和主机号

  • A类地址：在32位二进制数中，最高位使用0来表示这是一个A类地址
  • B类地址：在32位二进制数中，使用10表示是一个B类地址
  • C类地址：.....110....
  • D类地址：.....1110...
  • E类地址：.....1111...
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使用分类IP地址存在的问题：
IP地址的空间利用率很低，造成了地址的浪费，很快地址就要用完了。

第二阶段：划分子网

因为采用分类ip地址这种方法有很大的缺点，所以就提出了划分子网这种概念。
划分子网的方法是从网络的主机号借用若干位作为子网号，这样IP地址就变成了：网络号+子网号+主机号

如何划分子网：
这个时候就发明了子网掩码，子网掩码和IP地址一样也是32位二进制数组成，通过将ip地址和子网掩码进行与操作，这样就能把网络地址算出来。

阶段三：CIDR（无分类编址）

虽然阶段二缓解了阶段一的问题，但是地址马上就要用完了。所以就研究出了研究出采用无分类编址的方法来解决这些问题。

无分类编址的特点：

  1. 没有地址分类还有划分子网的概念，把IP地址分为两部分：网络前缀+主机地址
  2. 网络前缀相同的连续IP地址组成一个“CIDR地址块”。我们只要知道CIDR地址块中的任何一个地址，就可以知道这个地址块的起始地址(即最小地址)和最大地址，以及地址块中的地址数

例如：已知IP地址128.14.35.7/20是某个CIDR中的地址

128.14.35.7/20 = 10000000 00001110 00100011 00000111
           /20 = 11111111 11111111 11110000 00000000
最小地址：         10000000 00001110 0010.0000 00000000  -- 主机位全为0
最大地址：         10000000 00001110 0010.1111 11111111  -- 主机位全为1

说明：

斜线记法中，斜线后面的数字就是地址掩码中1的个数。

现在使用的就是CIDR这种方法，现在互联网的标准规定，所有的网络都必须使用子网掩码，同时在路由器的路由表中也必须有子网掩码这一栏。在不划分子网时，既然没有子网，也要使用子网掩码的原因就是为了更便于查找路由表。

例如192.168.1.1，没有给出子网掩码，那么就使用默认的子网掩码255.255.255.0

  • A类地址的默认子网掩码：255.0.0.0

  • B类地址的默认子网掩码：255.255.0.0

  • C类地址的默认子网掩码：255.255.255.0

为什么有了MAC地址还要使用IP地址？

  1. MAC地址是全球唯一，用来标识一个设备，MAC地址是用在数据链路层的MAC帧的首部。IP地址是用在网络层的，IP地址放在IP数据报的首部

  2. IP地址是逻辑上存在的，网络前缀可以理解为省市县，主机号可以理解为门牌号。

有了MAC地址还要使用IP地址的原因是，IP地址能帮助我们更好的寻址，例如将数据送到对应的省市县后，通过门牌号确定具体位置，在通过MAC地址来确定是否是对应的设备。

例如：
如果没有IP地址，只用了MAC地址，要把数据发给你就需要遍历所有的MAC地址再找到你。有了IP地址，可以根据IP地址的网络前缀来确定一个范围，这样方便了寻址也提升了效率。