MAC地址技术
——MAC地址技术分析文档
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目录
1前言 (4)
1.1缩略语 (4)
2MAC地址技术分析 (4)
2.1MAC地址技术简介 (4)
2.1.1MAC地址简介 (4)
2.1.2MAC地址在以太网帧结构中位置 (4)
2.1.3MAC地址分类 (5)
2.2MAC地址技术功能分析 (5)
2.2.1MAC地址学习 (5)
2.2.2MAC地址老化 (9)
2.2.3MAC地址表分类与特点 (9)
2.3典型测试方法 (10)
2.3.1MAC老化时间测试 (10)
2.3.2MAC容量测试 (11)
3FAQ (11)
4参考资料 (11)
1前言
本文通过MAC地址简介，功能分析、在我司的运用及典型测试方法来MAC地址功能。
1.1 缩略语
2MAC地址技术分析
本章节包括协议/技术的主要功能、实现原理的简介以及其典型的组网、应用；
2.1 MAC地址技术简介
2.1.1MAC地址简介
MAC(Medium/Media Access Control)地址，或称为MAC位址、硬件地址，用来定义网络设备的位置。由网络设备制造商生产时写在硬件内部。MAC地址的长度为48 bit，通常表示为12个16进制的数字，每2位16进制数之间用冒号隔开。前24位由是生产厂家向IEEE申请的厂商地址。后24位就由生产厂家自行定以了。如：00:0e:5e:0A:8C:6D 就是一个MAC地址，其中前6位16进制数00:0e:5e代表硬件制造商的编号，它由IEEE分配，而后6位16进制数0A:8C:6D代表该制造商所制造的某个网络产品的系列号。每个设备都具有不同的MAC 地址，因此，MAC地址就如同我们身份证上的身份证号码，具有全球唯一性。
2.1.2MAC地址在以太网帧结构中位置
在每个以太网帧的帧头，都包含有一个目的MAC地址和一个源MAC地址，他的作用是标志帧的源结点和目的结点的物理地址。
以太网帧结构如下：
目的地址：目的地址字段确定帧的接收者。
源地址：源地址字段标识发送帧的工作站。
2.1.3MAC地址分类
MAC地址从应用上可分为单播地址、组播地址、广播地址：
单播地址：第一个字节的最低位为0，比如00:00:00:00:11:11，一般用于标志唯一的设备；
组播地址：第一个字节的最低位为1，比如01:00:5e:00:11:11，一般用于标志同属一组的多个设备；
广播地址：所有48bit全为1，即FF:FF:FF:FF:FF:FF，它用于标志同一网段中的所有设备。
2.2 MAC地址技术功能分析
2.2.1MAC地址学习
二层交换设备通过解析和学习以太网帧的源MAC来维护MAC地址与端口的对应关系，保存MAC地址与端口对应关系的表项为MAC地址表，通过其目的MAC来查找MAC地址表来决定向哪个端口转发数据，
设备学习MAC地址过程如下(假设设备端口间不隔离)：
1、当用户A需要与用户B通信时，需要将报文发送到设备的UNI-1端口，此时设备将该报文的源MAC地址，即用户A的地址“MAC-A”记录到自身的MAC地址表中，形成如下图所示的表项。
分光器
用户A 用户B
用户C
2、学习过程完成后，设备将对该报文进行转发，由于现有的MAC 地址转发表中没有关于用户B 的MAC 地址及端口的对应表项，因此，设备会如所示将该报文向除UNI-1之外的所有端口进行转发，以尽最大能力保证用户B 能够收到该报文。
分光器
用户A 用户B
用户C
3、由于设备采用广播方式发送报文，用户B 和用户C 都会收到，但用户C 不是该报文的目的设备，因此不会进行处理。而正常情况下，用户B 会向用户A 发送报文进行响应，如下图示。当该响应报文发送至UNI-2端口时，设备会采取同样的MAC 地址学习方式将用户B 的地址和端口对应关系保存到MAC 地址转发表中。
分光器
用户A 用户B
用户C
4、此时设备的转发表中应包含如上图所示的两条表项。在转发响应报文时，由于MAC 地址转发表中已经包含目的为“MAC-A ”的表项，因此设备不会再次采取广播操作，而是直接将报文通过UNI-1端口发送至用户A ，完成此次报文交互过程。
分光器
用户A 用户B
用户C
5、在此之后用户A 和用户B 的通信报文，设备将按照表项信息直接进行单播发送。
分光器
用户C
用户A用户B
2.2.2MAC地址老化
设备的MAC地址转发表是有容量限制的，为了最大限度利用地址转发表资源，设备利用老化机制更新MAC地址转发表，即：系统在动态创建某条表项的同时，开启老化定时器，如果在老化时间内没有再次收到来自该表项中的MAC地址的报文，设备就会把该MAC地址表项删除。
这里简单介绍下MAC老化采用的机制：
1、在设备的芯片中储存的每一个动态学习到的MAC地址表项中都会有一个1bit
长度的老化标志，同时芯片有一个老化定时器用于控制MAC地址老化；
2、对于新学习到的MAC地址表项，其老化标志置为1；对于已学习到的MAC地
址表项，如果后续有报文的源MAC与MAC地址表项相同，则将其老化标志位
刷新为1；
3、每当芯片的老化定时器超时后，将MAC地址表中的老化标志位为1 的表项，
修改其老化标志位为0；对于MAC地址表中老化标志位为0的表项，直接删除。
在这样的老化更新机制下，MAC地址的实际老化时间并不是精确的，而是一个范围：1~2倍的老化定时器时间。
2.2.3MAC地址表分类与特点
静态MAC地址表项：也称为“永久地址”，由用户手工添加和删除，不会随着时间老化。对于一个设备变动较小的网络，手工添加静态地址表项可以减少网络中的广播流量。
动态MAC地址表项：指可以按照用户配置的老化时间而老化掉的MAC地址表项，设
