MAC地址会不会重复？怎么做到全球唯一的？
MAC地址会不会重复？怎么做到全球唯一的？
MAC地址是网络设备的唯一标识符，由厂商向IEEE申请并写入设备BIOS中。虽然理论上每个MAC地址都是全球唯一的，但在实际应用中，由于技术限制和人为操作，MAC地址的唯一性可能会受到挑战。本文将深入探讨MAC地址的分配机制、其在局域网中的作用，以及为什么MAC地址可能会出现重复。
MAC地址的结构与分配
MAC地址（物理地址、硬件地址）是实实在在的网络设备出身地址，它是由厂商写入网络设备的BIOS中。网络设备厂商也并不能随意使用MAC地址，需要向IEEE申请，当然厂商申请需要付费。
MAC地址通常表示为12个16进制数，每2个16进制数之间用冒号隔开，前6位16进制数代表了网络硬件制造商的编号，由IEEE分配，而后3位16进制数是由网络产品制造产商自行分配。这样就可以保证世界上每个网络设备具有唯一的MAC地址，比如一台电脑的网卡坏掉了之后，更换一块网卡之后MAC地址就会变。
IP地址与MAC地址的区别
IP地址是出于拓扑设计出来的，它为互联网上每一个网络和每一台主机分配一个逻辑地址，以此来屏蔽物理地址的差异。对于路由器、电脑等网络设备，只要IP地址不重复情况下，IP地址是可以随意的修改。
网络变迁与MAC地址的作用
早期的以太网只有集线器（Hub）、没有交换机（Switch），所以发出去的包能被以太网内所有的机器监听到，所以数据包就需要带上源MAC地址和目的MAC地址，每个机器只需要接受和自己的MAC地址相匹配的数据包。
局域网数据传输并不是通过网络层的IP地址进行路由和转发，想要在局域网中发送数据，还需要知道设备的MAC地址。比如我们的电脑向其他局域网中的其他电脑发送数据时，它会先通过ARP（地址解析协议）在局域网中获取目的IP地址所对应的MAC地址。
ARP协议的工作流程
- 源主机首先会向局域网中发送ARP的广播请求，只要目标MAC地址是FF:FF:FF:FF:FF:FF，局域网内的所有设备都会受到这个请求。
- 接收到ARP请求的设备会检查目的IP地址和自己的IP地址是否一致，不一致就会忽略当前的ARP请求，一致就会向源主机发送ARP响应。
- 源主机接收到ARP响应后就会更新本地缓存表并继续向目的主机发送数据。
在局域网中如果采用集线器来连接不同的网络设备，相同的MAC地址一般不会出现太多的问题，因为在集线器连接的局域网中所有的数据帧都会被广播给局域网内的全部主机，而如果通过交换机连接不同的网络设备就会受到影响，因为交换机需要学习局域网中不同设备的MAC地址并将数据帧转发给特定的主机。
MAC地址的重复性问题
按照IEEE的协定，每个网络设备出厂都会有全球唯一的MAC地址，并且使用过的也不会再重复使用。但不意味着MAC地址就不会出现重复了，很多用户都改过MAC地址，有的直接可以通过系统进行修改。
在实际应用中，MAC地址的唯一性可能会受到以下因素的影响：
- 人为修改：用户可以通过系统设置修改MAC地址，虽然这种修改不会影响网络通信，但在某些特定场景下（如企业网络管理）可能会导致冲突。
- 虚拟化环境：在虚拟化环境中，多个虚拟机可能共享同一个物理MAC地址，这在一定程度上打破了MAC地址的唯一性。
- 网络设备故障：虽然罕见，但网络设备的制造缺陷或软件错误可能导致MAC地址的重复分配。
结论
虽然理论上每个MAC地址都是全球唯一的，但在实际应用中，由于技术限制和人为操作，MAC地址的唯一性可能会受到挑战。然而，这种重复通常不会影响网络的正常运行，因为现代网络设备和协议已经能够很好地处理这种情况。