什麼是MAC地址?

MAC 地址(Media Access Control Address,媒體存取控制地址)是燒錄於每張網絡介面卡硬件中的實體地址,屬於 OSI 模型第二層(數據鏈路層),是乙太網絡設備互相辨識與轉發數據的基礎。本頁講解 MAC 地址的格式組成、OUI 廠商編碼、單播與廣播地址的分別,以及交換機如何依靠 MAC 表完成網絡轉發。

MAC 地址的格式與組成

MAC 地址是一個 48 位元(6 個位元組)的地址,一般以 12 位十六進制數字呈現,每兩位一組並以冒號或連字符分隔,例如 00:1A:2B:3C:4D:5E。這串數字在製造階段燒錄於網絡介面卡的唯讀記憶體中,理論上全球獨一無二,因此又稱為硬件地址(Hardware Address)或實體地址(Physical Address),與可隨時重新配置的 IP 地址性質不同。

48 位元中,前 24 位元稱為 OUI(Organizationally Unique Identifier,組織唯一識別碼),由 IEEE 統一分配給各網絡設備製造商;後 24 位元則由廠商自行分配序號,確保同一 OUI 之下的每個設備地址不會重複。工程師有時可透過查閱 OUI 對照表,反查某個 MAC 地址屬於哪個品牌的設備,作為資產盤點與辨識的輔助手段。

單播、廣播與多播地址

類型目的範圍典型例子
單播(Unicast)網絡上唯一一部設備日常點對點通訊,例如電腦與交換機之間的一般數據幀
廣播(Broadcast)同一網段內所有設備地址固定為 FF:FF:FF:FF:FF:FF,ARP 請求即以此方式發送
多播(Multicast)一組已訂閱的設備視像串流分發、路由協定的通告訊息

三者由 MAC 地址第一個位元組中特定的位元標示區分,交換機依據這個標示與 MAC 表決定轉發範圍:單播幀只送到對應端口,廣播幀送到除入端口外的所有端口,多播幀則按訂閱情況轉發,避免不必要的流量浪費。

交換機的 MAC 表如何運作

  1. 學習來源地址——交換機收到一個幀時,會記錄幀的來源 MAC 地址與接收該幀的端口編號,存入 MAC 表。
  2. 查表決定轉發——交換機查閱 MAC 表,判斷目的 MAC 地址對應哪個端口,若已知則只把幀轉發到該端口。
  3. 未知目的地泛洪——若目的 MAC 地址不在表中,交換機會暫時向除入端口外的所有端口廣播(Flooding),待該設備回應後再學習其所在端口。
  4. 逾時清除——長時間未見活動的 MAC 表條目會逾時失效並被清除,確保設備搬遷或更換網卡後表項不會長期失準。

這套「學習—查表—轉發」機制,令交換機比集線器有效率得多:集線器對所有幀一律廣播到全部端口,而交換機只把幀送到真正需要接收的端口,大幅減少不必要的網絡流量與碰撞。

香港商用網絡工程中的實務場景

① 設備資產盤點

商廈與屋苑進行網絡資產盤點時,可透過交換機 MAC 表配合 OUI 對照,快速識別哪些端口連接了 CCTV 攝影機、門禁控制器還是一般辦公電腦,加快巡查效率。

② 端口安全(Port Security)

舖面與辦公室網絡常見以端口安全功能限制每個端口只允許特定數量或特定 MAC 地址接入,防止未經授權的設備隨意插入乙太網絡端口,詳見 Port Security 專題。

③ IP/MAC 綁定排障

當設備更換網卡或更換整機後,其 MAC 地址亦會隨之改變,若網絡上仍存有舊的靜態 IP/MAC 綁定或 ARP 快取,往往導致連線失敗,需要工程師清除舊記錄後重新綁定。

④ VLAN 與端口規劃

大型商廈網絡工程規劃 VLAN 時,會參考各端口所連設備的 MAC 地址與流量特性,決定應劃入哪個廣播域,確保攝影機、門禁與辦公網絡互相隔離。

參考來源:Wikipedia — MAC addressIEEE 802 LAN/MAN Standards Committee

常見問題

MAC 地址的格式是怎樣的?
MAC 地址是一個 48 位元(6 個位元組)的地址,通常以 12 位十六進制數字表示,每兩位一組並以冒號或連字符分隔,例如 00:1A:2B:3C:4D:5E。這個地址燒錄於網絡介面卡(NIC)的硬件中,理論上全球獨一無二,因此又稱為硬件地址或實體地址。
什麼是 OUI?
OUI(Organizationally Unique Identifier,組織唯一識別碼)是 MAC 地址前 24 位元(前 3 個位元組),由 IEEE 統一分配給各設備製造商,用來識別網絡設備的生產廠商。地址後 24 位元則由廠商自行分配,確保每張網卡的完整 MAC 地址不會重複。工程師有時可透過 OUI 反查某個 MAC 地址屬於哪個品牌的設備,用作資產辨識的輔助手段。
單播、廣播與多播 MAC 地址有什麼分別?
單播(Unicast)MAC 地址指向網絡上唯一一部設備,是日常通訊最常用的形式;廣播(Broadcast)MAC 地址固定為全 F(FF:FF:FF:FF:FF:FF),送往同一網段內所有設備,ARP 請求正是使用廣播地址發送;多播(Multicast)MAC 地址則送往一組已訂閱的設備,常見於串流或路由協定訊息。三者由 MAC 地址第一個位元組的特定位元區分,交換機依此決定轉發範圍。
交換機的 MAC 表是什麼?
交換機的 MAC 表(又稱 MAC 地址表或轉發表)記錄各個端口所連接設備的 MAC 地址。交換機收到一個幀時,會查閱 MAC 表判斷目的地連接在哪個端口,並只把幀轉發到該端口,而非像集線器般廣播到所有端口,藉此提升網絡效率並減少不必要的流量。若目的 MAC 地址未曾在表中出現,交換機會暫時向所有端口廣播(Flooding),待對方回應後再學習其所在端口。
MAC 地址與 IP 地址有什麼分別?
MAC 地址屬於數據鏈路層(第二層),是燒錄於硬件的實體地址,一般不會隨網絡環境改變;IP 地址屬於網絡層(第三層),是邏輯地址,可因應網絡規劃隨時重新配置。同一網段內的通訊靠 MAC 地址完成幀轉發,跨網段通訊則靠 IP 地址完成路由,兩者透過 ARP 互相對應,缺一不可。

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