本期給大家分享“網(wǎng)絡(luò)世界三大表！什么是MAC地址表、ARP表、路由表？”

在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的世界里，數(shù)據(jù)就像是信件，需要準(zhǔn)確無(wú)誤地從發(fā)送端傳遞到接收端。而 MAC 地址表、ARP 表、路由表，就如同網(wǎng)絡(luò)世界里的 “導(dǎo)航員”，各自承擔(dān)著獨(dú)特的職責(zé)，協(xié)同工作以確保數(shù)據(jù)能夠高效、準(zhǔn)確地傳輸。接下來(lái)，讓我們深入了解這網(wǎng)絡(luò)三大表的奧秘。

一、MAC 地址表

1. 基本介紹

MAC 地址，即媒體訪問(wèn)控制地址，是固化在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備網(wǎng)卡中的物理地址，具有全球唯一性。MAC 地址表主要存在于交換機(jī)等數(shù)據(jù)鏈路層設(shè)備中，用于記錄端口、VLAN與 MAC地址的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

MAC 地址表的存在使得交換機(jī)能夠在數(shù)據(jù)鏈路層實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，大大提高了數(shù)據(jù)傳輸效率，減少了網(wǎng)絡(luò)廣播，保障了局域網(wǎng)內(nèi)數(shù)據(jù)通信的有序進(jìn)行。

2. 工作原理

(1) 當(dāng)交換機(jī)接收到數(shù)據(jù)幀時(shí)，它會(huì)提取數(shù)據(jù)幀中的源 MAC 地址，并將該 MAC 地址與接收端口的對(duì)應(yīng)關(guān)系記錄到 MAC 地址表中。

(2) 隨著時(shí)間推移，MAC 地址表會(huì)不斷學(xué)習(xí)并更新網(wǎng)絡(luò)中各設(shè)備的 MAC 地址信息。

(3) 當(dāng)交換機(jī)需要轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀時(shí)，它會(huì)查看數(shù)據(jù)幀中的目的 MAC 地址，在 MAC 地址表中查找對(duì)應(yīng)的端口，然后將數(shù)據(jù)幀從該端口轉(zhuǎn)發(fā)出去。

(4) 如果 MAC 地址表中沒(méi)有目的 MAC 地址的記錄，交換機(jī)就會(huì)將數(shù)據(jù)幀進(jìn)行泛洪，即向除接收端口外的所有端口轉(zhuǎn)發(fā)，直到找到目的設(shè)備。

二、ARP 表

1. 基本介紹

ARP，即地址解析協(xié)議，其作用是將 IP 地址解析為對(duì)應(yīng)的 MAC 地址。ARP 表則是存儲(chǔ) IP 地址與 MAC 地址映射關(guān)系的 “數(shù)據(jù)庫(kù)”，存在于主機(jī)、路由器等設(shè)備中。

2. 工作原理

動(dòng)畫演示如下：

(1) 當(dāng)主機(jī)需要向另一臺(tái)主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，首先會(huì)檢查自己的 ARP 表中是否存在目標(biāo) IP 地址對(duì)應(yīng)的 MAC 地址。

(2) 如果存在，就直接使用該 MAC 地址封裝數(shù)據(jù)幀進(jìn)行發(fā)送；如果不存在，主機(jī)就會(huì)發(fā)送一個(gè) ARP 廣播包，詢問(wèn)網(wǎng)絡(luò)中哪個(gè)設(shè)備的 IP 地址與目標(biāo) IP 地址匹配。

(3) 網(wǎng)絡(luò)中的所有設(shè)備都會(huì)收到這個(gè)廣播包，但只有目標(biāo) IP 地址對(duì)應(yīng)的設(shè)備會(huì)回復(fù)一個(gè) ARP 單播包，告知自己的 MAC 地址。

(4) 發(fā)送方主機(jī)接收到回復(fù)后，會(huì)將目標(biāo) IP 地址與 MAC 地址的映射關(guān)系添加到 ARP 表中，以便后續(xù)數(shù)據(jù)傳輸使用。

(5) ARP 表中的映射關(guān)系并非永久存在，而是有一定的老化時(shí)間，超過(guò)這個(gè)時(shí)間未被使用的映射關(guān)系會(huì)被刪除，以保證 ARP 表的準(zhǔn)確性和時(shí)效性。

ARP 表在網(wǎng)絡(luò)通信中起著至關(guān)重要的橋梁作用，它解決了 IP 地址與 MAC 地址之間的轉(zhuǎn)換問(wèn)題，使得網(wǎng)絡(luò)層的數(shù)據(jù)能夠順利封裝成數(shù)據(jù)鏈路層可傳輸?shù)臄?shù)據(jù)幀，實(shí)現(xiàn)了不同層次協(xié)議之間的有效銜接。

三、路由表

1. 基本介紹

路由表主要存在于路由器等網(wǎng)絡(luò)層設(shè)備中，是路由器進(jìn)行數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)的重要依據(jù)。它記錄了網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中各個(gè)網(wǎng)絡(luò)的信息，包括目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)地址、子網(wǎng)掩碼、下一跳地址、出接口等關(guān)鍵內(nèi)容。

2. 相關(guān)類型

路由表的形成方式主要有三種：靜態(tài)路由、動(dòng)態(tài)路由和默認(rèn)路由。

• 靜態(tài)路由是由網(wǎng)絡(luò)管理員手動(dòng)配置的，適用于網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定的場(chǎng)景；
• 動(dòng)態(tài)路由則是通過(guò)路由協(xié)議（如 RIP、OSPF、BGP 等）自動(dòng)學(xué)習(xí)和更新的，能夠根據(jù)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞淖兓詣?dòng)調(diào)整路由信息，適用于復(fù)雜多變的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境；
• 默認(rèn)路由則是在其他路由表項(xiàng)都無(wú)法匹配時(shí)使用的 “兜底” 路由，用于將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)到指定的默認(rèn)網(wǎng)關(guān)。

3. 工作原理

動(dòng)畫演示如下：

(1) 當(dāng)路由器接收到一個(gè)數(shù)據(jù)包時(shí)，它會(huì)首先查看數(shù)據(jù)包中的目的 IP 地址；

(2) 然后根據(jù)路由表中的信息，確定將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)到哪個(gè)下一跳地址以及從哪個(gè)接口發(fā)出。

通過(guò)路由表，路由器能夠在復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，為數(shù)據(jù)包選擇最優(yōu)的傳輸路徑，實(shí)現(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)之間的數(shù)據(jù)通信，確保數(shù)據(jù)能夠跨越多個(gè)網(wǎng)絡(luò)到達(dá)目標(biāo)主機(jī)。