计算机网络三张表（ARP表、MAC表、路由表）总结

计算机网络三张表（ARP表、MAC表、路由表）总结

引用

CSDN

1.

https://blog.csdn.net/qq_28576837/article/details/145328947

在计算机网络中，ARP表、MAC表和路由表是三种重要的数据表，它们分别在网络层、链路层和路由设备中发挥着关键作用。本文将详细介绍这三种表的定义、功能和工作原理，帮助读者更好地理解计算机网络中的数据传输机制。

ARP 表

ARP表即ARP缓存表，用于存储IP地址和对应的MAC地址之间的映射关系。

ARP表中的每个表项包含两部分信息：IP地址和对应的MAC地址。通常是一个关联数组，以IP地址作为键，对应的MAC地址作为值，常见的实现方式包括数组、哈希表等。

在网络通信过程中，当主机需要与其他设备通信时，会根据目标IP地址在ARP表中查找对应的MAC地址，然后使用该MAC地址进行数据包的发送。如果ARP表中没有对应的MAC地址，则在局域网内通过发送ARP请求广播来获取。

ARP表项会根据一定的策略进行更新和维护。例如，当主机发送ARP请求并收到应答后，会更新或添加相应的表项；如果一段时间内没有使用某个表项，可能会将其删除。

有了ARP表，主机可以在本地快速查找到目标设备的MAC地址，而不需要每次都发送ARP请求广播，减少了网络中的广播流量，提高了数据传输的速度和网络的整体效率。

ARP工作流程

假设主机A和B在同一个网段，主机A要向主机B发送信息，具体的地址解析过程如下：

1. 主机A首先查看自己的ARP表，确定其中是否包含有主机B对应的ARP表项。如果找到了对应的MAC地址，则主机A直接利用ARP表中的MAC地址，对IP数据包进行帧封装，并将数据包发送给主机B。

2. 如果主机A在ARP表中找不到对应的MAC地址，则将缓存该数据报文，然后以广播方式发送一个ARP请求报文。ARP请求报文中的发送端IP地址和发送端MAC地址为主机A的IP地址和MAC地址，目标IP地址和目标MAC地址为主机B的IP地址和全0的MAC地址。由于ARP请求报文以广播方式发送，该网段上的所有主机都可以接收到该请求，但只有被请求的主机（即主机B）会对该请求进行处理。

3. 主机B比较自己IP地址和ARP请求报文中的目标IP地址，当两者相同时进行如下处理：将ARP请求报文中的发送端（即主机A）的IP地址和MAC地址存入自己的ARP表中。之后以单播方式发送ARP响应报文给主机A，其中包含了自己的MAC地址。

4. 主机A收到ARP响应报文后，将主机B的MAC地址加入到自己的ARP表中以用于后续报文的转发，同时将IP数据包进行封装后发送出去。

MAC表

MAC表即MAC地址表，是网络设备中用于存储MAC地址与接口对应关系的数据表。

基本概念

在以太网等局域网环境中，每个网络设备都有一个唯一的MAC地址，类似于设备的“身份证号码”。当设备之间进行通信时，数据包会根据目的MAC地址被发送到目标设备。而MAC表就是帮助网络设备快速找到目标设备MAC地址对应的接口，从而实现数据的高效转发。

建立过程

初始状态：当交换机刚刚启动时，它的MAC地址表是空的。

学习过程：当交换机从某个端口收到数据帧时，会读取数据帧中封装的源MAC地址信息，并将该MAC地址与接收数据帧的端口对应起来，记录在MAC地址表中。如果收到的数据帧的目的MAC地址在MAC表中已经存在，交换机就会根据表中的对应关系，直接将数据帧从相应的端口转发出去；如果目的MAC地址不在MAC表中，交换机就会将该数据帧向除了接收端口之外的所有端口进行转发，这个过程称为泛洪。随着网络中设备之间的通信不断进行，交换机逐渐学习到更多设备的MAC地址和对应的端口，MAC地址表也就不断地完善。

作用

• 提高转发效率：通过查找MAC地址表，交换机可以快速确定数据帧应该从哪个端口转发出去，避免了对同一局域网中的所有设备都进行广播，大大减少了网络中的冗余流量，提高了数据传输的效率。
• 实现定向传输：使得交换机能够根据数据帧中的目的MAC地址，准确地将数据帧发送到目标设备所在的端口，实现了数据的定向传输，保证了数据能够正确地到达目标设备。

类型

• 静态MAC表项：由网络管理员手工配置，将特定的MAC地址与某个接口绑定在一起。这种配置方式可以保证某些重要的设备或用户始终能够通过固定的接口进行通信，增加了网络的安全性和可控性。例如，在企业网络中，为了防止非法用户接入服务器，可以将服务器的MAC地址配置为静态MAC表项。
• 动态MAC表项：由交换机通过自动学习的方式建立，即交换机在接收到数据帧时，根据源MAC地址和接收端口的对应关系自动生成MAC表项。动态MAC表项会随着网络中设备的连接和通信情况而不断变化。

路由表

路由表是路由器或其他联网设备中存储路由信息的电子表格或类数据库。

基本概念

在计算机网络中，路由表用于指导数据包的转发路径选择，它记录了去往不同目的IP地址或网络的下一跳信息、出接口等关键内容，类似于人们出行时所依赖的地图或导航系统。

主要作用

• 路径决策：当路由器接收到一个数据包时，它会解析出数据包的目的IP地址，然后根据路由表中的信息，按照一定的规则和算法，如最长掩码匹配原则，找到与目的IP地址最匹配的路由条目，从而确定数据包的转发路径。
• 数据转发：通过查找路由表，路由器能够将数据包准确地发送到下一个路由器或目标主机，确保数据包在网络中的正确传输，实现不同网络之间的通信。

常见类型

• 静态路由表：由系统管理员手动配置，明确了数据包到达目的地所需经过的固定路径，不会随网络结构的变化而自动改变。适用于网络拓扑结构简单、稳定，且无需频繁调整路由的情况。
• 动态路由表：由路由器根据网络系统的运行情况和路由协议自动学习和调整。路由器会定期交换路由信息，更新路由表，以适应网络拓扑的变化，如链路故障、新设备的加入等。常见的动态路由协议有RIP、OSPF、BGP等。

主要内容

• 目的网络/掩码：也称为路由前缀，用于标识IP包的目的地址或目的网络。一个路由条目通常包含网络地址和子网掩码，两者共同确定了目的主机或路由器所在的网段。
• 下一跳：指数据包从当前路由器转发到下一个路由器的IP地址。当下一跳字段代表路由器时，其值为路由的IP地址；如果是直连网络，则下一跳为对应的接口。
• 出接口：说明IP包将从该路由器的哪个接口转发出去。
• 协议类型：表示该路由条目是通过何种路由协议学习到的，如直连路由、静态路由、RIP、OSPF、BGP等。
• 优先级：标识路由加入IP路由表的优先级，优先级值越小则路由越优。当存在多条到达同一目的地的路由时，路由器会优先选择优先级高的路由。
• 开销：路由的度量值，用于衡量到达目的地的路径成本。不同的路由协议计算开销的方法可能不同，一般来说，开销越小的路径越优先被选择。
• 标志：用于标记路由的一些特殊属性，如是否是迭代路由等。

应用场景

• 路由器：路由器是使用路由表的核心设备，它根据路由表中的信息将数据包从一个网络转发到另一个网络，实现不同局域网、广域网之间的通信。无论是企业级网络、互联网服务提供商的网络，还是小型家庭或办公室网络中的路由器，都需要依靠路由表来正确地转发数据包。
• 主机：除了路由器，普通主机也可以有路由表。例如，在Windows系统中，可以通过“route print”命令查看本地计算机上的路由表。主机的路由表用于决定本地计算机产生的数据包如何通过网络接口发送到目标网络或主机。

总结

• 通常交换机上只有MAC表。交换机上存在MAC表，用于记录设备的MAC地址与端口的对应关系，以便在转发数据时根据目的MAC地址快速找到对应的端口。
• 通常路由器上有ARP表和路由表。ARP表：路由器在进行IP转发时，可能需要通过ARP获取下一跳网关的MAC地址，因此在处理ARP请求和响应时会短暂地使用ARP表来缓存相关信息。路由表：是路由器的核心数据结构之一，用于存储到达不同网络的路径信息，包括目的网络地址、子网掩码、下一跳地址、出接口等，以指导数据包的转发。
• 通常计算机上主要有ARP表。MAC表：网卡等网络接口设备中会维护一个小型的MAC地址缓存表，用于记录最近与之通信的设备的MAC地址，以提高通信效率，但这个表通常不是用户可直接查看和管理的完整意义上的MAC表。ARP表：操作系统会维护一个ARP缓存表，用于存储本地网络中已知设备的IP地址与MAC地址的映射关系，当需要向某个IP地址发送数据时，首先会在ARP缓存表中查找对应的MAC地址。路由表：计算机的操作系统会维护一个路由表，用于确定数据包的转发路径，可以根据网络配置自动生成直连路由和默认路由，也可以由用户手动添加静态路由。