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什么是MAC地址表?MAC地址过滤的工作原理是什么样?

2024-03-13 22:16:05

MAC地址表(Media Access Control Address Table)是网络设备(如交换机、路由器)中的一种表格,用于存储局域网上不同设备的MAC地址和相应的物理端口之间的关联关系。MAC地址是一个唯一的硬件地址,由设备的制造商分配。它通常是一个48位的十六进制数字,用于在局域网中标识网络设备,如计算机、网络打印机、路由器等。


什么是MAC地址表?

(图源网络,侵删)


在一个局域网中,当数据包要从一个设备传输到另一个设备时,它们使用目标设备的MAC地址来寻址。交换机是一种网络设备,负责在局域网内的设备之间传递数据包。为了有效地进行数据包的转发,交换机会维护一个MAC地址表,记录了它所连接的每个物理端口上的设备的MAC地址。


当交换机收到一个数据包时,它会查看数据包中的目标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。


一、什么是MAC地址过滤?


MAC地址过滤是一种网络安全措施,通过限制允许连接到网络的设备的MAC地址来加强网络访问控制。MAC地址(Media Access Control Address)是一个唯一的硬件地址,用于在局域网中标识网络设备。


在MAC地址过滤中,网络管理员可以配置网络设备(如路由器、交换机、无线接入点等)只允许特定MAC地址的设备连接到网络。这样可以有效地限制网络上允许连接的设备,增加对未经授权设备的访问控制。


1.MAC地址过滤的工作原理如下


1. 配置允许列表:管理员在网络设备上配置一个允许连接的MAC地址列表,这些地址是已知且被授权的设备的地址。


2. 拒绝列表:管理员还可以配置一个拒绝列表,列出不允许连接到网络的MAC地址。


3. 设备连接检查:当设备尝试连接到网络时,网络设备会检查该设备的MAC地址是否在允许列表中。如果在允许列表中,连接被允许;如果在拒绝列表中,连接被拒绝。


MAC地址过滤提供了一种简单的方法来限制网络上的设备访问,但它并不是一种绝对安全的方法。虽然可以阻止未经授权的设备连接到网络,但某些攻击者可能通过欺骗或伪造MAC地址来规避这种保护。因此,通常会将MAC地址过滤与其他网络安全措施结合使用,以提高整体安全性。

MAC地址过滤的工作原理

(图源网络,侵删)


2.MAC地址与网桥有哪些联系?


MAC地址与网桥(Bridge)之间有密切的联系,网桥作为一种网络设备,主要工作在OSI模型的第二层(数据链路层),而MAC地址是在这一层用于唯一标识网络设备的地址。



3.MAC地址与网桥之间的联系:


1. 学习和过滤:网桥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(也称为转发表或过滤表)。这个表记录了连接到网桥各个端口的设备的MAC地址。


2. 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。


3. 环路避免:网桥还可以用于避免网络中的环路。通过学习和过滤机制,网桥可以智能地选择性地转发数据帧,从而防止形成环路,提高网络的稳定性。


4. 局域网划分:网桥可以将一个大的局域网分割成多个较小的冲突域(collision domain),从而减少网络拥塞和碰撞,提高网络性能。

总的来说,MAC地址是网桥用于识别和过滤数据帧的关键信息,使其能够有效地进行数据帧的转发和网络管理。通过学习和维护MAC地址表,网桥可以更智能地决定如何转发数据帧,提高网络效率和稳定性。



二、与MAC地址相似的其他地址类型


MAC地址主要用于在局域网内唯一标识设备,是数据链路层的地址,由设备的网络适配器硬件决定。与MAC地址相似的标识符主要包括IP地址(Internet Protocol Address)和IPv6地址。这些地址在网络通信中扮演着不同的角色,但都是用于唯一标识网络上的设备。


1. IP地址,用于在全球范围唯一标识设备,是网络层的地址,由网络协议栈软件配置。与MAC地址不同,IP地址是在网络层(OSI模型第三层)使用的标识符。IP地址用于在全球范围唯一地标识网络中的设备,并提供了一种机制,使设备能够进行跨网络通信。IPv4地址是32位的,通常以点分十进制表示(例如,192.168.0.1),而IPv6地址是128位的十六进制数。


2. IPv6地址:IPv6是IPv4的继任者,为了解决IPv4地址空间枯竭的问题而引入,它提供更大的地址空间,以支持更多的设备和更复杂的网络拓扑。IPv6地址更长,提供了更大的地址空间,以支持未来互联网中更多的设备。IPv6地址通常以冒号分隔的十六进制表示,例如:2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334。


这些地址在网络通信中扮演着不同的角色,这三种地址通常在联合使用,以支持设备之间的端到端通信,同时在不同网络层提供唯一标识。



三、网络中还有几种类型的表


在网络中,除了MAC地址表之外,还有其他几种类型的表,这些表用于不同的网络设备和功能。以下是一些常见的网络表:


1. 路由表(Routing Table):路由表是路由器上的一种表格,记录了不同网络之间的路由信息。路由器使用这个表来决定如何将数据包从源地址传递到目标地址,选择最佳的路径。


2. ARP表(Address Resolution Protocol Table):ARP表用于存储IP地址与MAC地址之间的映射关系。当设备需要将数据包发送到另一个设备时,它会首先查找ARP表,如果找到目标IP地址对应的MAC地址,则可以直接进行通信,否则会通过ARP协议获取目标设备的MAC地址。


3. NAT表(Network Address Translation Table):NAT表记录了NAT设备中私有IP地址和公共IP地址之间的映射关系。网络地址转换(NAT)是一种技术,允许多个设备共享一个公共IP地址,通过在NAT表中维护映射关系来实现。


4. ACL表(Access Control List Table):访问控制列表(ACL)表用于存储网络设备上的访问控制规则。这些规则定义了哪些设备或哪些类型的流量被允许或被拒绝通过网络设备,用于实施网络安全策略。


5. DNS缓存表:DNS缓存表存储了域名与IP地址之间的映射关系,以加快DNS解析过程。网络设备可以在这个表中缓存已解析的域名和相应的IP地址,避免重复的DNS查询。

网络中还有几种类型的地址表

(图源极客时间,仅供参考,侵删)

四、总结


这些表在网络中起到不同的作用,用于管理路由、地址映射、访问控制等,以确保网络的正常运行和安全性。总结网络中的这些表,它们都各自负责管理和维护特定类型的信息。下面是对这些表的整体总结:


1. MAC地址表:

   - 用途:在局域网中唯一标识设备,交换机使用它来决定数据帧的转发路径。

   - 特点:工作在数据链路层,由设备的硬件决定,提供局域网内的设备地址解析。


2. IP地址和IPv6地址:

   - 用途:全球唯一标识设备,提供端到端通信,路由器使用路由表将数据包从源地址传递到目标地址。

   - 特点:工作在网络层,由网络协议栈配置,IPv6提供更大的地址空间。


3. 路由表:

   - 用途:记录不同网络之间的路由信息,路由器使用它来决定数据包的转发路径。

   - 特点:工作在网络层,提供路由决策,确保数据包按最佳路径传递。


4. ARP表:

   - 用途:存储IP地址与MAC地址之间的映射关系,用于解析目标设备的MAC地址。

   - 特点:解决IP地址到MAC地址的映射,避免广播ARP请求,提高网络效率。


5. NAT表:

   - 用途:记录私有IP地址和公共IP地址之间的映射关系,实现多个设备共享一个公共IP地址。

   - 特点:工作在网络层,提供地址转换,增加网络安全性和灵活性。


6. ACL表:

   - 用途:存储访问控制规则,控制哪些设备或流量被允许或拒绝通过网络设备。

   - 特点:提供安全策略实施,用于网络访问控制,保护网络免受未经授权的访问。


7. DNS缓存表:

   - 用途:存储域名与IP地址之间的映射关系,减少DNS解析时间,提高访问速度。

   - 特点:缓存已解析的域名信息,减轻DNS服务器的负担,提高域名解析效率。


这些表在网络中协同工作,共同构建了一个可靠、高效、安全的通信环境。它们通过管理地址、路由、映射、访问控制等信息,确保网络的正常运行和数据的安全传输。