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MAC地址

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MAC地址（英語：Media Access Control Address），直譯為媒體存取控制位址，也稱為局域網地址（LAN Address），MAC位址，以太網地址（Ethernet Address）或物理地址（Physical Address），它是一個用來確認網絡設備位置的位址。在OSI模型中，第三層網絡層負責IP地址，第二層數據鏈路層則負責MAC位址 [1]  。MAC地址用於在網絡中唯一標示一個網卡，一台設備若有一或多個網卡，則每個網卡都需要並會有一個唯一的MAC地址 [2]  。
中文名
MAC地址
外文名
Media Access Control Address
別    名
MAC位址
別    名
硬件地址
作    用
用來定義網絡設備的位置
特    點
唯一性
所屬領域
計算機技術

目錄

  1. 1 簡介
  2. 2 結構
  1. 3 工作過程
  2. 4 作用
  1. 5 獲取方法
  2. 6 與IP地址區別

MAC地址簡介

MAC地址也叫物理地址、硬件地址，由網絡設備製造商生產時燒錄在網卡(Network lnterface Card)的EPROM(一種閃存芯片，通常可以通過程序擦寫)。IP地址與MAC地址在計算機裏都是以二進制表示的，IP地址是32位的，而MAC地址則是48位的 [3]  。
MAC地址的長度為48位(6個字節)，通常表示為12個16進制數，如：00-16-EA-AE-3C-40就是一個MAC地址，其中前3個字節，16進制數00-16-EA代表網絡硬件製造商的編號，它由IEEE(電氣與電子工程師協會)分配，而後3個字節，16進制數AE-3C-40代表該製造商所製造的某個網絡產品(如網卡)的系列號。只要不更改自己的MAC地址，MAC地址在世界是唯一的。形象地説，MAC地址就如同身份證上的身份證號碼，具有唯一性 [3]  。

MAC地址結構

MAC地址組成 MAC地址組成
網絡中每台設備都有一個唯一的網絡標識，這個地址叫MAC地址或網卡地址，由網絡設備製造商生產時寫在硬件內部。MAC地址則是48位的（6個字節），通常表示為12個16進制數，每2個16進制數之間用冒號隔開，如08：00：20：0A：8C：6D就是一個MAC地址。具體如下圖所示，其前3字節表示OUI（Organizationally Unique Identifier），是IEEE的註冊管理機構給不同廠家分配的代碼，區分不同的廠家。後3字節由廠家自行分配 [2]  。
MAC地址最高字節（MSB）的低第二位（LSb）表示這個MAC地址是全局的還是本地的，即U/L（Universal/Local）位，如果為0，表示是全局地址。所有的OUI這一位都是0。
MAC地址最高字節（MSB）的低第一位（LSb），表示這個MAC地址是單播還是多播。0表示單播。 [4] 

MAC地址工作過程

網絡上的數據包從初始點開始 ，經過一個個中間節點最終到達目標節點 ，數據包是如何從初始節點開始識別一個個中間節點最終找到目標節點的呢? 實際上初始節點是根據目標節點的地址 ，將目標節點的IP地址映射到中間節點的MAC地址，找到第一個中間節點。從第一個中間節點出發，根據目標節點的IP地址映射到第二個中間節點的MAC地址，從而找到第二個中間節點……，以此類推，直到當找到最後一箇中間節點後，從最後一箇中間節點出發，根據目標節點的地址映射到目的節點的MAC地址，從而將數據包傳送給目標主機。所以數據包的傳送過程就是：不斷地將目標節點的地址映射到一個個中間節點的MAC地址，再從一個個中間節點出發，直到找到最終的目標節點 [5]  。
數據包傳送的關鍵是將目標節點的IP地址映射到中間節點的MAC地址。IP地址與MAC地址的映射要通過ARP地址解析協議來完成，它可將網絡中的IP地址映射到主機的MAC地址，如交換機可以根據網絡中的IP地址來找到本地主機的MAC地址。具體過程是：當交換機接收到來自網上一個數據包時，會根據該數據包的目標IP地址，查看交換機內部是否有跟該IP地址對應的MAC地址 ，如果有上次保留下來的對應的MAC地址，就會將該數據包 轉發到對應MAC地址的主機上去。如果在交換機內部沒有與目標)地址對應的MAC地址，則交換機會根據ARP協議將目標IP地址按照“表”中的對應關係映射成MAC地址 ，數據包就被轉送到對應的MAC地址的主機上 [5]  。

MAC地址作用

IP 地址是基於邏輯的，比較靈活，不受硬件的限制，也容易記憶。而 MAC地址在一定程度上與硬件一致，是基於物理的，能夠標識具體的網絡節點。這兩種地址各有優點，使用時也因條件不同而採取不同的地址 [6]  。
大多數接入Internet的方式是把主機通過局域網組織在一起，然後再通過交換機或路由器等設備和 Internet 相連接。這樣一來就出現瞭如何區分具體用户，防止 IP地址被盜用的問題。由於IP地址只是邏輯上的標識，任何人都能隨意修改，因此不能用來具體標識一個用户。而 MAC地址則不然，它是固化在網卡裏面的。從理論上講，除非盜來硬件即網卡，否則一般是不能被冒名頂替的。基於 MAC 地址的這種特點，因此局域網採用了用MAC地址來標識具體用户的方法 [6]  。
在具體的通信過程中，通過交換機內部的交換表把 MAC地址和 IP 地址一一對應。當有發送給本地局域網內一台主機的數據包時，交換機首先將數據包接收下來，然後把數據包中的 IP 地址按照交換表中的對應關係映射成 MAC地址，然後將數據包轉發到對應的 MAC地址的主機上去。這樣一來，即使某台主機盜用了這個 IP 地址，但由於此主機沒有對應的 MAC地址，因此也不能收到數據包，發送過程和接收過程類似 [6]  。
所以，無論是局域網，還是廣域網中的計算機之間進行通信時，最終都表現為將數據包從某種形式的鏈路上的一個初始節點出發，從一個節點傳遞到另一個節點，最終傳送到目的節點。數據包在這些節點之間的傳遞都是由 ARP（Address Resolution Protocol：地址解析協議）負責將IP地址映射到 MAC地址上來完成的 [6]  。
身份證就是用來證明一個人的身份。平日身份證的作用並不是很大，但是到了有的關鍵時刻，必須有身份證來説明一個人的一切。那麼，IP地址與MAC地址綁定，就如同在日常生活中一個人與身份證的關係。因為，IP地址可以隨意的，但MAC地址是唯一説明IP地址身份的。例如，為防止IP地址被盜用，通常交換機的端口綁定（端口的MAC表使用靜態表項），可以在每個交換機端口只連接一台主機的情況下防止修改MAC地址的盜用，如果是三層設備還可以提供交換機端口、IP地址和MAC地址三者的綁定 [7]  。

MAC地址獲取方法

在命令提示符下輸入命令“ipconfig /all”回車之後就會顯示當前計算機的一些網絡信息，其中“Physical Address”字樣的這一項就是當前計算機中網卡的 MAC地址。當然，如果計算機中安裝有多個網卡，則會有多個“Physical Address”字樣 [6]  。

MAC地址與IP地址區別

IP地址和MAC地址相同點是它們都唯一，不同的特點主要有：
  1. 對於網絡上的某一設備，如一台計算機或一台路由器，其IP地址是基於網絡拓撲設計出的，同一台設備或計算機上，改動IP地址是很容易的（但必須唯一），而MAC則是生產廠商燒錄好的，一般不能改動。我們可以根據需要給一台主機指定任意的IP地址，如我們可以給局域網上的某台計算機分配IP地址為192.168.0.112 ，也可以將它改成192.168.0.200。而任一網絡設備（如網卡，路由器）一旦生產出來以後，其MAC地址不可由本地連接內的配置進行修改。如果一個計算機的網卡壞了，在更換網卡之後，該計算機的MAC地址就變了 [5]  。
  2. 長度不同。IP地址為32位，MAC地址為48位 [5]  。
  3. 分配依據不同。IP地址的分配是基於網絡拓撲，MAC地址的分配是基於製造商 [8]  。
  4. 尋址協議層不同。IP地址應用於OSI第三層，即網絡層，而MAC地址應用在OSI第二層，即數據鏈路層。 數據鏈路層協議可以使數據從一個節點傳遞到相同鏈路的另一個節點上（通過MAC地址），而網絡層協議使數據可以從一個網絡傳遞到另一個網絡上（ARP根據目的IP地址，找到中間節點的MAC地址，通過中間節點傳送，從而最終到達目的網絡） [1]  。
參考資料
  • 1.    譚玉軍. 淺析ARP欺騙原理及解決方法[J]. 甘肅科技, 2011, 27(18):29-31.
  • 2.    李紅. 帶你全方位認識MAC地址[J]. 電腦知識與技術, 2005(31):75-76.
  • 3.    朱鋒. 試談Mac地址認證[J]. 電腦編程技巧與維護, 2011(10):82-83.
  • 4.    陳晴．計算機網絡技術：華中科技大學出版社，2003年：46-50
  • 5.    黃小花. 談談網絡中的IP地址與MAC地址[J]. 數字技術與應用, 2015(12):41-41.
  • 6.    張明, 瞿朝成, 徐剛, et al. MAC地址深入解析[J]. 甘肅高師學報, 2006, 11(5):77-78.
  • 7.    王東, 侯翠華. IP地址和MAC地址綁定在路由器上的實現[J]. 技術與市場, 2011, 18(1):6-7.
  • 8.    ona. 需要IP地址和MAC地址的幾點原因[J]. 計算機與網絡, 2013, 39(24):31-31.