MAC表&ARP表&路由表&FIB表

查询时机与场景

(1) MAC表（CAM表）

查询时机：

当交换机收到一个二层以太网帧时，根据目标MAC地址查找对应的出端口。
仅用于二层交换场景（同一子网内通信）。

典型操作：

bash
# Cisco查看MAC表
show mac address-table
# 华为/H3C查看MAC表
display mac-address

(2) ARP表

在计算机网络中，两台主机首次互访时最初运行的协议通常是 ARP（Address Resolution Protocol，地址解析协议）（用于 IPv4）或 NDP（Neighbor Discovery Protocol，邻居发现协议）（用于 IPv6）。

查询时机：

当设备需要发送三层IP数据包时，根据目标IP地址查询对应的MAC地址。

若ARP表中无条目，触发ARP请求广播。

典型操作：

bash
# 查看ARP表
show arp          # Cisco
display arp       # 华为/H3C

(3) 路由表

查询时机：

控制平面决策阶段（路由协议计算路径时）。

当设备收到首包且FIB表中无对应条目时，需查询路由表生成FIB条目。

典型操作：

bash
# 查看路由表
show ip route     # Cisco
display ip routing-table  # 华为/H3C

(4) FIB表

查询时机：

所有数据包转发时，直接通过硬件查表（TCAM）确定下一跳和出接口。

仅依赖FIB表，不再访问路由表（除非FIB未命中）。

典型操作：

bash
# 查看FIB表
show ip cef       # Cisco
display fib       # 华为/H3C

2、区别

表类型	作用层级	核心功能	典型存储位置
MAC表（CAM表）	数据链路层（L2）	记录MAC地址与交换机端口的映射关系，用于二层帧转发	硬件（TCAM）
ARP表	网络层（L3）	记录IP地址与MAC地址的映射关系，辅助三层转发	内存（软件表）
路由表	网络层（L3）	记录目标网络的路由路径（下一跳、接口、优先级等）	内存（软件表）
FIB表	网络层（L3）	基于路由表生成的硬件加速转发表，用于快速决策数据包转发	硬件（TCAM/ASIC）

对比维度	MAC表	ARP表	路由表	FIB表
作用层级	L2（数据链路层）	L3（网络层）	L3（网络层）	L3（网络层）
核心内容	MAC地址 ↔ 端口	IP地址 ↔ MAC地址	目标网络 → 下一跳/接口	目标IP → 硬件转发信息
查询时机	帧转发时	封装数据帧时（IP→MAC）	路由计算、首包处理	所有数据包转发时
存储位置	硬件（TCAM）	内存（软件表）	内存（软件表）	硬件（TCAM/ASIC）
更新方式	自动学习（或静态配置）	动态学习（ARP请求/响应）	路由协议或静态配置	由路由表自动同步
性能影响	微秒级硬件查表	软件查表（可能延迟）	软件查表（高延迟）	纳秒级硬件查表
典型故障场景	MAC地址漂移、端口错误绑定	ARP欺骗、表项超时	路由环路、未收敛	FIB未同步、TCAM溢出

实际应用场景

(1) 二层环路问题
查MAC表：若MAC表中同一MAC地址对应多个端口，可能由STP失效导致环路。

解决方案：检查生成树协议（STP）状态，修复拓扑。

(2) ARP欺骗攻击
查ARP表：若ARP表中同一IP对应多个MAC地址，可能存在ARP欺骗。

解决方案：启用动态ARP检测（DAI）或绑定静态ARP条目。

(3) 路由黑洞
查路由表：路由表中有条目但FIB表未同步，导致流量被丢弃。

解决方案：检查路由协议状态，强制刷新FIB表。

(4) FIB表溢出
查FIB表：TCAM容量不足时，部分路由无法被硬件加速转发。

解决方案：优化路由聚合（Summarization），减少FIB条目。
FIB表

FIB表是一个存储最优转发路径的数据库，基于路由表生成，但优化了查找速度，用于快速决策数据包的转发接口和下一跳。可能包含目的网络、下一跳IP、出接口、MAC地址等信息。

核心作用

• 快速转发决策：根据数据包的目的IP地址，直接查找对应的下一跳和出接口，避免传统路由表逐条匹配的低效操作。
• 硬件加速：通常存储在专用内存（如TCAM）中，支持并行查找，实现线速转发。
• 与路由表协同：路由表负责路径计算（如通过OSPF、BGP等协议），FIB表则是计算后的最优路径集合。

总结

• MAC表：用于二层帧转发，硬件查表，解决“从哪个端口发出”。

• ARP表：解决“目标IP对应的MAC地址是什么”，辅助三层封装。

• 路由表：控制平面核心，决定“数据包应该走哪条路径”。

• FIB表：数据平面核心，解决“如何以最快速度转发数据包”。