MAC 地址和地址表

每个网络接口都有一个MAC 地址（媒体访问控制地址），这是由制造商写入设备的唯一硬件标识符。IP 地址可能会随着设备在不同网络之间移动而改变，而 MAC 地址通常会随硬件保持不变。交换机完全依靠 MAC 地址来转发帧，因此理解 MAC 地址是理解 LAN 工作方式的关键。

MAC 地址长度为48 位，通常写成十二个十六进制数字，分为六对，例如 00:1A:2B:3C:4D:5E。每一对表示一个字节。冒号（有时也使用连字符或点）只是为了便于阅读而分隔这些数字对。这种格式可以提供数量极其庞大的地址，足以在全球范围内唯一标识网络硬件。

MAC 地址由两部分组成：

• 前 24 位 — OUI（组织唯一标识符）：用于标识制造商，由 IEEE 分配。
• 后 24 位：由制造商为特定设备分配的唯一值。

两部分合在一起，使每个 MAC 地址在全球范围内唯一。您通常可以查询 OUI 来识别设备制造商。

MAC 有时也称为BIA（写入式地址），因为它被设置在硬件的固件中。不过，现代操作系统可以通过软件伪造或覆盖它，呈现不同的 MAC 地址。攻击者可能利用这一点绕过过滤器，而 Wi-Fi 的隐私功能则会随机生成 MAC 地址。因此，MAC 通常是固定的，但并非真正不可更改。

交换机会维护一张MAC 地址表（也称为 CAM 表，即内容可寻址存储器表），将每个已知 MAC 地址映射到设备所在的交换机端口。这张表是交换的核心：每次转发决策都会检查它。交换机会通过观察传入帧的源地址，自动建立并更新这张表。

表会通过学习逐渐填充。每当帧进入某个端口时，交换机会读取其源 MAC，并记录该 MAC 以及传入端口的编号。如果同一个 MAC 之后从另一个端口发送数据——例如设备发生了移动——交换机就会更新相应条目。这种持续学习会使表始终与真实的网络布局保持一致。

表中的大多数条目都是动态的：自动学习得到，并在一段时间没有流量后老化移除。管理员也可以添加静态条目，将特定 MAC 永久映射到某个端口，这对于重要服务器或安全控制很有用。静态条目不会老化移除，并且会覆盖学习到的行为，从而在需要时提供精确控制。

MAC 表的容量是有限的。交换机只能保存数量有限的条目。攻击者可以利用MAC 泛洪进行攻击，通过发送大量带有伪造源 MAC 的帧来填满表。表满后，交换机可能会像集线器一样恢复为泛洪所有帧的行为，使攻击者能够嗅探流量。端口安全则通过限制每个端口允许使用的 MAC 数量来防御这种攻击。

请区分这两种地址类型：

• MAC 地址 — 第 2 层、硬件地址，由交换机在本地网络内使用。
• IP 地址 — 第 3 层、逻辑地址，用于在不同网络之间进行路由。

设备在本地移动时会保留其 MAC 地址，但在连接到新网络时会获得新的 IP 地址。交换机使用 MAC 地址；路由器使用 IP 地址。这种分工是网络运行的基础。

并非所有 MAC 地址都指向单个设备。特殊地址 FF:FF:FF:FF:FF:FF 是广播地址，表示本地网络上的所有设备。普通的设备专用 MAC 地址是单播地址，而某些地址范围则保留给组播组使用。当交换机看到广播目的地址时，会将帧泛洪到所有端口，这就是 ARP 如何让所有设备同时收到信息的方式。

对于考试，您需要知道：MAC 地址是由 12 个十六进制数字表示的 48 位硬件地址，其中前半部分是制造商的OUI。交换机会将学习到的 MAC 地址与端口的映射关系存储在MAC 地址表中，其中包括会老化失效的动态条目，以及可选的静态条目。您还需要理解 MAC 泛洪是一种攻击，并记住 MAC 位于第 2 层，而 IP 位于第 3 层。

测试您对 MAC 地址的了解。

您已经学到，MAC 地址是以 12 个十六进制数字表示的 48 位硬件标识符，由制造商的OUI和设备部分组成。虽然它通常被固化在设备中，但仍可能被伪造。交换机会维护一张MAC 地址表（CAM 表），将 MAC 地址映射到端口；该表通过学习源地址来填充，其中的动态条目会老化失效，也可以配置可选的静态条目。MAC 泛洪会利用地址表容量有限这一点发动攻击；端口安全功能可以提供防护。MAC 位于第 2 层，IP 位于第 3 层。