ARP 表中的作用就是解决 IP 地址和 MAC 地址之间的映射关系:在网络通信过程中,当主机需要与其他设备通信时,会根据目标 IP 地址在 ARP 表中查找对应的 MAC 地址,然后使用该 MAC 地址进行数据包的发送。
当然,如果 ARP 表中没有对应的 MAC 地址,则在局域网内通过发送 ARP 请求广播来获取。当主机 A 需要发送数据给主机 B 时,若主机 A 的 ARP 表中没有主机 B 的 MAC 地址,它会发送一个 ARP 请求广播包,该包内含有主机 A 自己的 IP 地址和 MAC 地址,以及目标主机 B 的 IP 地址。局域网内的其他主机都会接收到这个 ARP 请求包,但只有主机 B 会回复一个 ARP 应答包,其中包含了自己的 IP 地址和 MAC 地址。主机 A 收到 ARP 应答包后,将主机 B 的 IP 地址和 MAC 地址添加到自己的 ARP 表中。
MAC 表即 MAC 地址表,是网络设备中用于存储 MAC 地址与接口对应关系的数据表。以下是关于 MAC 表的详细介绍:
基本概念
在以太网等局域网环境中,每个网络设备都有一个唯一的 MAC 地址,类似于设备的 "身份证号码"。当设备之间进行通信时,数据包会根据目的 MAC 地址被发送到目标设备。而 MAC 表就是帮助网络设备快速找到目标设备 MAC 地址对应的接口,从而实现数据的高效转发。
建立过程
初始状态:当交换机刚刚启动时,它的 MAC 地址表是空的。
学习过程:当交换机从某个端口收到数据帧时,会读取数据帧中封装的源 MAC 地址信息,并将该 MAC 地址与接收数据帧的端口对应起来,记录在 MAC 地址表中。如果收到的数据帧的目的 MAC 地址在 MAC 表中已经存在,交换机就会根据表中的对应关系,直接将数据帧从相应的端口转发出去;如果目的 MAC 地址不在 MAC 表中,交换机就会将该数据帧向除了接收端口之外的所有端口进行转发,这个过程称为泛洪。随着网络中设备之间的通信不断进行,交换机逐渐学习到更多设备的 MAC 地址和对应的端口,MAC 地址表也就不断地完善。
作用
提高转发效率:通过查找 MAC 地址表,交换机可以快速确定数据帧应该从哪个端口转发出去,避免了对同一局域网中的所有设备都进行广播,大大减少了网络中的冗余流量,提高了数据传输的效率。
实现定向传输:使得交换机能够根据数据帧中的目的 MAC 地址,准确地将数据帧发送到目标设备所在的端口,实现了数据的定向传输,保证了数据能够正确地到达目标设备。
类型
静态 MAC 表项:由网络管理员手工配置,将特定的 MAC 地址与某个接口绑定在一起。这种配置方式可以保证某些重要的设备或用户始终能够通过固定的接口进行通信,增加了网络的安全性和可控性。例如,在企业网络中,为了防止非法用户接入服务器,可以将服务器的 MAC 地址配置为静态 MAC 表项。
动态 MAC 表项:由交换机通过自动学习的方式建立,即交换机在接收到数据帧时,根据源 MAC 地址和接收端口的对应关系自动生成 MAC 表项。动态 MAC 表项会随着网络中设备的连接和通信情况而不断变化。
交换机是局域网中的核心设备之一,其主要工作在数据链路层。它通过记录端口所连接设备的源 MAC 地址和端口对应关系来建立 MAC 地址表,从而实现数据帧的快速转发。当交换机接收到一个数据包时,会查找数据包中的目标 MAC 地址,并在 MAC 地址表中查找相应的条目。如果找到了匹配,交换机就知道应该将数据包发送到与目标 MAC 地址关联的相应物理端口;如果找不到匹配,交换机会将数据包广播到所有连接的端口,以确保目标设备能够接收到。通过维护 MAC 地址表,交换机可以提高局域网中数据包的传输效率,避免将数据包发送到不必要的端口,从而优化网络性能。
网桥:
网桥也是一种常见的链路层设备,它的工作原理与交换机类似,也是通过学习来自不同物理端口的 MAC 地址,并在其内部维护一个 MAC 地址表来进行数据帧的转发决策。当网桥接收到一个数据帧时,它会查找数据帧中的目标 MAC 地址,并检查 MAC 地址表以确定应该将数据帧转发到哪个物理端口。如果目标 MAC 地址在表中,网桥知道该数据帧只需在特定端口转发;如果目标 MAC 地址不在表中,网桥会将数据帧广播到所有其他端口,以确保目标设备能够接收到。