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MAC地址与MAC地址表


时间:2017-10-30 14:54来源:网络摘选 作者:技术支持部 点击:

一、MAC地址概述      
        MAC地址(Medium/Media Access Control,介质访问控制),或称为逻辑地址,由48比特长,0到23位是厂商向IEEE(电气和电子工程师协会,Institute of Electrical and Electronics Engineers)申请用来标识厂商的代码,也称为“编制上唯一的标识符”(Organizationally Unique Identifier)。地址的24到47位由厂商自行分派,是各个厂商制造的所有网卡的一个唯一编号。
       在OSI模型中,第三层网络层负责 IP地址,第二层数据链路层则负责 MAC位址。MAC地址是保存在Network Interface Card(网卡,NIC)里的,通常是由网卡生产厂家烧入网卡的EPROM(一种闪存芯片,通常可以通过程序擦写),它存储的是传输数据时真正赖以标识发出数据的电脑和接收数据的主机的地址,因此一个网卡会有一个全球唯一固定的MAC地址,但可对应多个IP地址,也就是说,在网络底层的物理传输过程中,是通过物理地址来识别主机的,它是全球唯一的。比如,主流的以太网卡,其物理地址是48bit(比特位)的整数,如:44-45-5A-C4-00-E0(一般以16进制的方式表示),以机器可读的方式存入主机接口中。以太网地址管理机构IEEE(电气和电子工程师协会)将以太网地址,也就是48比特的不同组合,分为若干独立的连续地址组,生产以太网网卡的厂家就购买其中一组,具体生产时,逐个将唯一地址赋予以太网卡。
二、交换机的MAC地址表
        交换机之所以能够直接对目的节点发送数据包,最关键的技术就是交换机可以识别连在网络上的节点的网卡MAC地址,并把它们放到一个叫做MAC地址表的地方。这个MAC地址表存放于交换机的缓存中,并记住这些地址,这样一来当需要向目的地址发送数据时,交换机就可在MAC地址表中查找这个MAC地址的节点位置,然后直接向这个位置的节点发送。所谓MAC地址数量是指交换机的MAC地址表中可以最多存储的MAC地址数量,存储的MAC地址数量越多,那么数据转发的速度和效率也就越高。
三、交换机的MAC地址表建立过程

        交换机技术在转发数据前必须知道它的每一个端口所连接的主机的MAC地址,构建出一个MAC地址表。当交换机从某个端口收到数据帧后,读取数据帧中封装的目的地MAC地址信息,然后查阅事先构建的MAC地址表,找出和目的地地址相对应的端口,从该端口把数据转发出去,其他端口则不受影响,这样避免了与其它端口上的数据发生碰撞。因此构建MAC地址表是交换机的首要工作。下面举例说明交换机建立地址表的过程。
        假设主机A向主机C发送一个数据帧(每一个数据帧中都包含有源MAC地址和目的MAC地址),当该数据帧从E0端口进入交换机后,交换机通过检查数据帧中的源MAC地址字段,将该字段的值(主机A的MAC地址)放入MAC地址表中,并把它与E0端口对应起来,表示E0端口所连接的主机是A。此时,由于在MAC地址表中没有关于目的地MAC地址(主机C的MAC地址)的条目。交换机技术将此帧向除了E0端口以外的所有端口转发,从而保证主机C能收到该帧(这种操作叫flooding)。
       同理,当交换机收到主机B、C、D的数据后也会把他们的地址学习到,写入地址表中,并将相应的端口和MAC地址对应起来。最终会把所有的主机地址都学习到,构建出完整的地址表。此时,若主机A再向主机C发送一个数据帧,应用交换机技术则根据它的MAC地址表中的地址对应关系,将此数据帧仅从它的E2端口转发出去。从而仅使主机C接收到主机A发送给它的数据帧,不再影响其他端口。那么在主机A和主机C通信的同时其他主机(比如主机B和主机D)之间也可以通信。
        当交换机建立起完整的MAC地址表之后,对数据帧的转发是通过查找MAC地址表得到对应的端口,从而将数据帧通过特定的端口发送出去的。但是,对于从一个端口进入的广播数据及在地址表中找不到地址条目的数据,交换机会把该数据帧从除了进入端口之外的所有端口转发出去。
四、交换机MAC地址表的维护
        交换机在转发数据时,需要根据MAC地址表来做出相应转发,如果目标主机的MAC地址不在表中,交换机将收到的数据包在所有活动接口上广播发送。当交换机上的接口状态变成UP之后,将动态从该接口上学习MAC地址,并且将学习到的MAC地址与接口相对应后放入MAC地址表。
        交换机的MAC地址表除了动态学习之外,还可以静态手工指定,并且在指定MAC地址时,还可以指定在某个VLAN的某个接口收到相应的MAC后,将数据包作丢弃处理。
        注:交换机上,一个接口可以对应多个MAC地址,地址的数量无上限,但不超过交换机所支持的MAC地址最大数量。

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