IP首部的源IP地址和目的IP地址不变，而MAC层的源MAC地址和目的MAC地址变化的原因主要涉及到计算机网络中的分层结构和数据包传输过程。在OSI（开放系统互联）模型中，计算机网络被分为不同的层，每层都有其特定的功能。IP地址位于网络层，用于路由和转发数据包，而MAC地址位于数据链路层，用于在同一物理网络内部进行通信。
IP地址：IP地址用于在网络层进行路由选择，它告诉路由器如何将数据包从一个网络传输到另一个网络。当数据包从一个网络传输到另一个网络时，IP地址用于决定下一跳的路径，因此源IP地址和目的IP地址在整个传输过程中保持不变。IP地址的这种不变性使得数据包能够通过路由器在网络间传输，最终到达目的地。
MAC地址：MAC地址位于数据链路层，它用于在同一物理网络内部标识不同的设备。当数据包从一个网络传输到另一个网络时，需要经过路由器的处理，此时目的MAC地址会改变为下一跳的MAC地址。此外，当数据包经过NAT（网络地址转换）方式转换时，源IP地址和源MAC地址也会发生变化。这种变化是为了适应不同的网络环境和路由规则，确保数据包能够正确地传输到目的地。
综上所述，IP地址的不变性使得数据包能够在整个网络中进行路由和转发，而MAC地址的变化则保证了数据包在物理网络内部的正确通信。这两者的协同工作，使得计算机网络能够实现复杂的数据传输和通信过程