据我从ISO-OSI模型了解，MAC地址与IP地址在不同的层上运行。这对我来说很清楚。
我可以接受的是，以太网（LAN）只是不使用IP地址进行通信，而是使用MAC地址。我知道这些MAC地址不能用于局域网外部的路由，因为它们不是分层定义的。我也了解IP是在大型Internet上进行路由的最佳方法。我不完全相信MAC地址是在LAN中进行通信的最佳方式
我的问题如下：
Answers:
以太网可以使用IP地址代替其自己的数据链路层地址吗？当然，如果它不希望使用什么第3层协议，则肯定不会。
我们分层设计网络协议，以便我们可以混合匹配各个层。
以太网最初是由Xerox PARC的Bob Metcalfe等人开发的，与网络层无关，因为它们的目标不仅是TCP / IP访问，而且还用于Xerox自己专有的XNS网络协议栈/套件。
DEC（数字设备公司）成为了另一个早期采用者，主要用于DECnet协议栈/套件。
在80年代末和90年代初，公司以太网LAN上运行着许多竞争性LAN协议套件（全部完全独立于TCP / IP）。除了XNS和DECnet，还有Apple的AppleTalk（EtherTalk），Novell的IPX，Banyan VINES，NetBEUI，DLC / LLC，IBM SNA，OSI / ISO，以及我忘记的其他产品。
因此，是的，您可以使用不带IP的以太网。许多公司网络都是在80年代和90年代做到的。
由于以太网被设计为不关心在其上运行的第3层（网络层）协议，因此这些公司LAN相对容易地支持各种供应商的设备的混合，而这些LAN添加IPv4则相对容易。 Internet在90年代中期到末期起步时提供了支持，现在添加IPv6支持相对容易。
当以太网使用MAC地址进行通信时，我是否可以创建一个以太网网络，在该网络中设备将没有IP地址，只有MAC地址？
如果您是从头开始编写所有自己的软件，那么您当然可以这样做。只需让该软件接受该程序的正常副本将接受IP地址的任何地方的MAC地址即可。使用所有系统调用来发送原始以太网数据包而不是IP地址，它可以工作-但这将是一个巨大的麻烦。
通常，网络上的MAC地址不遵循任何模式。它们由制造商刻录到硬件中。它们又长又笨重。我的现在是C8-60-00-CA-4B-9A。我旁边的电脑是00-40-F4-48-1B-88。
为了使机器能够互相交谈，您可以为每台机器提供网络上所有其他机器的所有MAC地址的硬编码列表，以便它知道将数据包发送到哪里。这是很多容易出错的输入，并且每当您更改任何网络硬件时，都必须四处移动并更改所有列表以反映新的MAC地址。
这是一个巨大的麻烦，因此您可能最终想出一种方法，使网络上的计算机使用广播数据包自动发现彼此的MAC地址。然后，您将为他们提供一种使用一些有意义的地址进行身份识别的方法，因此您将必须键入“ telnet C8-60-00-CA-4B-9A”之类的命令。
事实证明，这正是IP所要做的-这是一种使用有意义的数字来寻址网络上主机的方法，而不是对MAC地址进行硬编码。在IP顶部添加DNS，然后可以键入“ telnet webserver”之类的命令。
以太网不能使用IP地址发送消息吗？我并不是说应该这样做，我只是问它是否可以选择这样做。
MAC地址是6个字节的信息，而IP地址只有4个字节，因此您无法进行任何类型的1对1映射。您需要某种方式从IP地址（由要与网络上另一台主机通信的软件提供）中查找MAC地址（放入数据包中）。
一种（硬核）方法是进入网络中的每台计算机，并通过将前两个字节设为零（或其他相同的固定数字）来更改其硬件MAC地址，使其看起来像IP地址。 （对于网络上的每台计算机），并将底部的四个字节设置为您希望它们在网络上拥有的“ IP地址”。（大多数网卡可以让您进入并修改供应商分配的MAC地址）
为了使它真正起作用，接下来，您还必须破解网络堆栈中的代码以实际使用此系统。您基本上会淘汰与ARP有关的所有内容（IP用于将IP地址转换为MAC地址的方法）。您将剔除构建/读取IP标头的部分。取而代之的是，用非常简单的代码替换所有代码，给定一个IP数据包要发送到地址为wxyz的主机，然后构建一个DEST地址设置为00-00-wxyz的以太网帧。
您还需要一种方法来向数据包的接收方指示其意图使用的协议（UDP，TCP）。您可以通过覆盖现有字段将其粘贴在以太网头中的某个位置。也许使用源地址的前两个字节之一？这不会影响目标计算机的接收能力，但可能会使某些开关混乱。您还可以将协议添加到以太网帧的开头或结尾，并将有效负载大小增加一个-但这就像IP标头一样。
那么，所有这些工作能为您带来什么呢？
首先，它将节省您在每个传出数据包的ARP表中查找的开销。这大概只有几微秒。
您可以节省计算IP标头校验和的工作以及保存它们所需的内存。这在现代硬件上可能并不重要。
您将在网络上的每个数据包中节省16个字节，因为没有IP标头。这可能会加起来，具体取决于应用程序。
最大的好处是您不必执行任何ARP请求。将标准IP数据包发送到新主机会触发ARP交换，该交换可能需要数毫秒，并且是不可预测的。对于某些对延迟和抖动非常敏感的应用程序，这可以是巨大的收益。
对于某些非常专业的应用程序，这样做确实有意义。我曾经工作过一个实时系统，该系统仅使用广播UDP数据包进行所有主机间的通信，其唯一原因是，它避免了那些ARP序列的启动，并且意外地增加了延迟和抖动。我还曾经在一个资源受限的嵌入式系统上工作，该系统通过直接在IP数据包内发送UDP净荷（没有IP头）来工作，因为它节省了实现所有ARP和网络掩码以及额外的校验和所需的所有复杂性和内存。
以太网不能使用IP地址发送消息吗？我并不是说应该这样做，我只是问它是否可以选择这样做
我想以太网可能使用了IPv4之类的四字节地址，而不是六字节地址。最好是他们没有，因为我敢打赌，他们的数字已经用完了。
当以太网使用MAC地址进行通信时，我是否可以创建一个以太网网络，在该网络中设备将没有IP地址，只有MAC地址？
如果您有适用于MAC地址而不是IP地址的程序，则可以。当然，您将被困在该网络上，没有黑客就无法联系到其他人。
如果您打算进行路由，则实际上只需要IP层，尤其是如果另一个网络可能正在使用与以太网不同的第2层技术（例如令牌环网），则在大多数情况下这种可能性是存在的。谁知道将来是否还会有另一种第2层技术普及，如果这样的话，IP与之无关。
> Couldn't Ethernet make use of IP addresses to send messages? I'm not
> saying it should, I'm just asking if it could have chosen to do so.
如果将以太网称为网络层，则不能，但是不能。网络层需要网络设备的物理地址。为了简单起见，IP地址是分配给MAC地址的任意数字。IP地址是一种软件解决方案，而不是网卡的一部分-硬件解决方案。这就是为什么可以轻松更改IP地址，同时将MAC地址硬编码到卡上且无法更改的原因（尽管MAC地址欺骗软件仍然可以更改地址，但它并不会改变地址，因为它只是关于地址的含义） ）
> As Ethernet uses MAC addresses for communication, could I create an
> Ethernet network where devices would not have an IP address, just a
> MAC address?
是的，可以，但是您不会喜欢使用它，因为该功能非常有限，而且根本不友好。实施传输层是有原因的。
来自WikiPedia的传输层通过流控制，分段/分段和错误控制来控制给定链接的可靠性。一些协议是面向状态和面向连接的。这意味着传输层可以跟踪分段并重新传输失败的分段。传输层还提供成功数据传输的确认，如果没有发生错误，则发送下一个数据。
因此，如果不使用如今表示TCP / IP协议的传输层，就无法确保数据到达目的地，也无法自动重置丢失的所有数据。
本地网络上的机器当然可以在没有路由层的情况下进行通信。您只是将消息嵌入到以太网帧中，并希望获得最好的结果。这有点像在明信片上贴上便条纸，希望邮局能完成工作。
您必须希望接收方正在侦听，并仔细侦听答复消息（可能来自其他节点的许多其他消息中）。您将负责自己整理所有这些消息。
如果您想要1：1消息传递之类的东西，则在以太网帧之上需要另一个协议来为您处理所有此类监听。为此经常使用点对点协议（PPP），通过以太网将其称为PPPoE。PPPoE为您提供身份验证和加密，这在广播网络上都是非常好的主意。
但是，如果没有某种形式的路由信息，则只能与本地网络上的节点通信。一旦开始使用路由信息来中继消息（例如，到Internet），就需要某种形式的路由协议，例如IP或IPX。而且您可能还需要传输控制（TCP）...
IP网络是一个抽象层，是一个间接层，也就是说，它们是一个虚拟网络 -不永久绑定到任何特定的物理通信方法或设备。
以太网主机具有一个MAC地址（每个NIC），可以在全球范围内唯一地对其进行标识。但是，该主机可以同时属于多个IP网络，每个IP网络具有不同的IP地址，而始终使用一个MAC地址。
物理和逻辑寻址的分离或寻址的虚拟化允许一定的灵活性，例如将IP主机（例如服务器）从具有不同MAC地址的一台物理计算机移动到另一台物理计算机，但无需重新配置其他主机（例如客户端软件）。
IP或Internet协议以及以太网解决了不同的问题：以太网仅在单个LAN上在LAN级别提供通信，它不在乎LAN可能通过路由器连接到哪些其他网络。鉴于IP与互联网络有关，因此与LAN无关。那么，以太网可以利用IP地址代替MAC地址吗？当然可以，但是它并不能真正为您带来任何好处，因为这些消息仍然仅限于LAN。
作为对第二个问题的解答，在使用动态主机配置协议（DHCP）进行IP地址分配的以太网LAN中，这种情况在不同时间存在。当新主机连接到LAN时，它没有IP地址，因此它将广播的以太网帧发送到所有设备，并等待DHCP服务器的答复。此时，客户端既不知道DHCP服务器的MAC地址，也不知道其IP地址，因此不知道广播。现在，服务器在接收到请求后便知道了客户端的MAC地址，因此可以正确地处理回复。