MACアドレスとIPアドレスの違い

IPアドレスは、通信の最終的な届け先（または送り主）を示す住所です。途中でどれだけ中継されても、 パケットが目的地に届くまで変わりません。

MACアドレスは、区間ごとに「次にこのデータを手渡す相手」を示すアドレスです。配送員が中継地点ごとに 入れ替わるように、ルータを1つ越えるたびに書き換わります。

荷物を送るとき、伝票に書く宛先住所は最初から最後まで変わりません。これがIPアドレスです。

一方、荷物を実際に手で運ぶ配送員は、営業所を経由するたびに交代します。自宅から最寄りの営業所まで運ぶ人と、 営業所間のトラック運転手と、最後に届ける配達員は、みんな別人です。これがMACアドレスにあたります。

まず、HTTPリクエストがEthernetフレームとして組み立てられるまでの様子（カプセル化）を確認します。

ただし上のステッパーが見せているのは、1回の区間（1ホップ）でフレームが組み立てられる様子だけです。 実際の通信では複数のルータを経由するので、区間ごとにEthernetヘッダが作り直されます。 PCからサーバまで、ルータA・ルータBの2台を経由する例で見てみましょう。

送信元MACと宛先MACは区間が変わるたびに別の値に書き換わっています。一方で、送信元IPと宛先IPは 3つの区間を通じてずっと同じです。IPヘッダの宛先は変わらず、Ethernetヘッダの宛先MACだけが ルータごとに書き換わります。

MACアドレスは自分で決めるものではないので、同じネットワーク内の相手について「IPアドレスは分かっているが、 MACアドレスが分からない」という状況が起こります。これを解決するのがARP（Address Resolution Protocol）です。

流れはシンプルです。ARPリクエスト（「このIPアドレスの人はいますか」とネットワーク内全員に問い合わせる ブロードキャスト）を送ると、該当するIPアドレスを持つ機器だけがARPリプライ（「私です、MACアドレスは これです」という返信）を返します。

ターミナルで、自分のMACアドレス・IPアドレスと、同じネットワーク内の機器のIP↔MAC対応表を見てみましょう。

$ ip addr
2: eth0: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500
    link/ether ac:de:48:00:11:22 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
    inet 192.168.10.25/24 brd 192.168.10.255 scope global eth0

# link/ether の行がMACアドレス、inet の行がIPアドレスです。

$ arp -a
? (192.168.10.1) at ac:de:48:aa:bb:cc [ether] on eth0
? (192.168.10.30) at ac:de:48:dd:ee:ff [ether] on eth0

# これまでにARPで解決済みの、IPアドレスとMACアドレスの対応表です（ARPキャッシュ）。

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