概述

MAC地址学习虽然说起来比较简单，但是在工作中，还是经常看小伙伴不能正确的应用，遇到问题时也比较迷茫，不知道如何分析问题。究其原因，可能还是对MAC地址学习的工作原理了解的不够，所以我今天写一篇文章，给还迷糊的小伙伴在普及一下，如果是已经了解的同学，可以当做复习。

MAC地址简介

在OSI七层模型中，每一层都有不同标识符，用来区分不同的设备，这样它们之间才能对等的进行通信。而MAC地址是数据链路层（layer2）标识符，在数据链路层唯一标识一台设备。

OSI七层模型

MAC地址总共有48个比特（bit），在工作中通常使用16进制来表示，一般有两种写法，一种是：HH:HH:HH:HH:HH:HH格式，如下图：

HH:HH:HH:HH:HH:HH

另外一种是：HHHH:HHHH:HHHH，如下图：

HHHH:HHHH:HHHH

中间可以使用冒号（：）或者点（.）分割，看具体的厂商实现。

源MAC vs 目的MAC

我们注意到，在一个以太网报文中，有两个MAC地址：源MAC、目的MAC，如下图所示：

源MAC、目的MAC

那么这两个MAC地址有什么区别呢？这也是大家容易犯迷糊的地方，其实只要记住三句话就可以了：

1. 源MAC地址是属于报文发送者；
2. 目的MAC地址是属于报文终结者；
3. 交换机接收到报文以后，会记录源MAC，同时根据目的MAC查找出接口。

MAC地址学习原理

MAC地址学习是针对于交换机来说的，它说的是交换机在收到一个报文时，会把报文的源MAC地址记录在MAC地址表项中。

如下图所示，交换机E0/1接口收到任何PC1发送的报文，都会把源地址记录在MAC地址表项中：

记录MAC地址表项

交换机MAC地址表项的格式类似于下图：

MAC地址表项

当交换机从别的接口，收到目的MAC是0000:0000:1111的报文时，就会从E0/1接口转发出去，这个也称为查找MAC地址表。

下面我们以一个具体的例子来阐述上面的内容。

原理举例

拓扑

拓扑图

• 三台PC配置同一个网段的IP地址；
• 交换机和三台PC相连的接口配置同一个Access VLAN 10；

MAC地址学习

初始情况下，交换机的MAC地址表项是空的，如下图：

初始的MAC Table

当PC1发送的任何报文到达交换机时，例如ARP报文：

ARP报文

交换机都会记录报文的源MAC地址，同时更新在MAC地址表项中，如下图所示：

更新MAC地址表

下次如果收到目的MAC为0000.0000.1111的报文，就会只从E0/1接口转发出去，如下图所示：

特定出接口

估计看到这里，有小伙伴就会问：如果交换机接收到的报文，在MAC地址表找不到目的MAC对应的表项该怎么办？

答案是：在同一个VLAN里进行泛洪。

例如此时PC2发送一个报文，其目的MAC地址为0000.0000.4444，交换机没有这个表项，则交换机会把报文同时发送到PC1和PC3，如下图所示：

交换机泛洪报文

总结

各位小伙伴看完上面的描述，应该对MAC地址学习的原理了解了吧，我们简单的总结出3条结论：

1. MAC地址学习，记录是接收报文的源MAC地址；
2. 交换机收到报文以后，会根据目的MAC地址查找出接口；
3. 如果找不到出接口，会从同一个VLAN里的所有接口转发出去（泛洪）；
4. ​如果找到出接口，会只从特定的出接口转发出去，这个就是MAC地址学习的真正目的：减少网络的流量。

如果各位还有疑问，欢迎留言讨论，也非常欢迎各位关注我的头条号，一起讨论网络问题！