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  • 秒懂以太网MAC 硬件地址

    千次阅读 2020-04-21 11:41:05
    什么是MAC硬件地址,以及物理地址是什么,他们有什么关系,本文介绍了以太网 MAC帧的格式,解释了常见的两种格式,以及一些基础知识,可以在遗忘的时候查阅。

    MAC 层的硬件地址

    在局域网中,以下几个称呼是一样的:

    • 📌 硬件地址
    • 📌 物理地址
    • 📌 MAC 地址

    48 位的 MAC 地址

    ✅ IEEE 的注册管理机构 RA 负责向厂家分配地址字段 6 个字节中的前三个字节 (即高位 24 位),称为组织唯一标识符

    ✅ 所以就只有 3 个字节能支配了,这 3 个字节由厂家支配,称为扩展唯一标识符,必须保证生产出的适配器没有重复地址。


    ❗ 生产适配器时,6 字节的 MAC 地址已被固化在适配器的 ROM,因此,MAC 地址也叫做硬件地址 (hardware address) 或物理地址。

    所以无论你把它带到哪里去,或者把它砸了,烧了🔥,它的硬件地址还是不会变。


    📕 下面介绍一下 IEEE 组织的一些规定:

    • IEEE 规定地址字段的 第一字节的最低位I/GI/G 位。I/GI/G 表示 Individual/GroupIndividual / Group
    • I/GI/G=0= 0 时,地址字段表示一个单站地址
    • I/GI/G=1= 1 时,表示组地址,用来进行多播

    所以对于前三个字节,既然第一个字节的最后一位被占用了,就只能支配其余的 2323 位了。

    ❗所有 48 位都为 1 时,为广播地址。只能作为目的地址使用。

    📕 IEEE 又规定了!

    • IEEE 把地址字段第一字节的倒数第 22 位规定为 G/LG/L 位,表示 Global/LocalGlobal / Local
    • G/LG/L=0= 0 时,是全球管理。
    • G/LG/L=1= 1 时, 是本地管理。

    ❓ 那么有啥区别呢 ?

    全球管理需要购买,本地管理用户自定义,不过以太网几乎不会去理会这个用户自定义的。

    适配器检查 MAC 地址

    🚀 适配器从网络上每收到一个 MAC 帧就首先用硬件检查 MAC 帧中的 MAC 地址,然后检查这个帧是否是下面的其中一种,如果不是就丢弃,如果是就收下然后转发。

    • 1️⃣ 单播 (unicast) 帧(一对一)
    • 2️⃣ 广播 (broadcast) 帧(一对全体)
    • 3️⃣ 多播 (multicast) 帧(一对多)

    MAC 帧的格式

    常用的以太网 MAC 帧格式有两种标准 :

    • DIX Ethernet V2DIX \space Ethernet \space V2 标准
    • IEEE802.3IEEE 的 802.3 标准

    最常用的 MACMAC 帧是以太网 V2V2 的格式。


    我们来放大看一下:

    • 1️⃣ 首先是目的地址字段,占 6 个字节。

    • 2️⃣ 然后是源地址字段,也是 6 字节。

    • 3️⃣ 类型字段用来标志上一层使用的是什么协议,以便把收到的 MACMAC 帧的数据上交给上一层的这个协议。

    • 4️⃣ 数据字段的正式名称是 MAC 客户数据字段。
      最小长度 641864 字节 - 18 字节 的首部和尾部 == 数据字段的最小长度( 4646 字节

    • 5️⃣ FSC 用于差错检测

    ❓ 其实你会发现从 MACMAC 层到物理层还会多出 88 个字节,那么这 88 个字节是啥呢?

    在帧的前面插入(硬件生成)的 8 字节中,第一个字段共 7 个字节,是前同步码,用来迅速实现 MACMAC 帧的比特同步。第二个字段 1 个字节是帧开始定界符,表示后面的信息就是 MAC 帧。

    📗 最后提一下与 IEEE 802.3 MACIEEE \space802.3\space MAC 帧 的区别:

    • IEEE 802.3 规定的 MAC 帧的第三个字段是“长度 / 类型”。
    • /长度 / 类型 字段值小于 0x06000x0600 时,数据字段必须装入上面的逻辑链路控制 LLC 子层的 LLC 帧。

    帧间最小间隔为 9.6μs9.6 \mu s,相当于 96bit96 bit 的发送时间。
    一个站在检测到总线开始空闲后,还要等待 9.6μs9.6 \mu s 才能再次发送数据。

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  • 以太网MAC层基础知识学习

    千次阅读 2019-05-31 11:40:14
    1、MAC层硬件地址 MAC media access control or message authentication code 在局域网中,硬件地址又称为物理地址或者MAC地址(因为物理地址用于MAC帧中)。I3E 802标准中规定了一种48位的全球地址,此地址固化...

    1、MAC层的硬件地址

    MAC    media access control or message authentication code

    在局域网中,硬件地址又称为物理地址或者MAC地址(因为物理地址用于MAC帧中)。I3E 802标准中规定了一种48位的全球地址,此地址固化在适配器的ROM中(所以称为物理地址)。无线LAN、蓝牙、以太网、FDDI、ATM等设备都使用相同规格的MAC地址。

    2、MAC(物理)地址的作用

    首先,在计算机系统中,标识系统(identification system)是一个核心问题,地址用于解决这个问题。

    引申:TCP/IP通信中使用包含MAC地址、IP地址、端口号等信息作为地址标识,应用层中电子邮件地址也是网络通信的地址。地址有唯一性(指的独立设备有独立地址)、层次性(有利于设备分类)。

    SHOC78:“名字指出我们要的资源,地址指出资源的位置,路由指出寻找资源的路径”

    关于MAC地址独立性的问题

    MAC地址相同的设备只要不是同属一个数据链路就不会出现问题。

    I3E 802标准规定MAC地址字段可采用6字节48位或者2字节16位其中一种,但是由于6字节地址字段可使局域网适配器具有不同的地址,所以采用6字节MAC地址

    I3E注册管理结构RA(Registration Authority)是局域网全球地址的法定管理机构[W-IEEERA],负责分配前三个字节;前三个字节又称组织唯一标识符OUI(Organizationally Unique Identifier),又称公司标识符(Company ID)[RFC 7042]。后三个字节由厂家自行指派称为扩展标识符(Extended Identifier)。总的一起叫做EUI-48扩展的唯一标识符(Extended Unique Identifier)。

    I3E规定字段的第一字节最低位为I/G位(Individual/Group),如定义的字面意思,为0则为独立地址;为1则为组地址,用来进行多播(这也是以前称组播的原因)。因此I3E只分配前三个字节中的23位。

    关于第一位的相关问题

    第一种记法把每一字节的最低位写在最左边,I3E802.3标准记法 最左边的最低位是第一位;

    第二种记法把每一字节的最高位写在最左边,则最左边最高位是第一位。

    在发送数据中,按照字节的顺序发送,但第一种先发送最低位,第二种先发送最高位。

    I3E将地址字段的第一字节的最低第二位规定为G/L位(Global/Local),分别定义为全球管理或者本地管理。

    番外记:1、2^46超过70万亿个地址,据估算2020年以前不需要考虑MAC地址耗尽的问题

                   2、以太网适配器可设置为混杂方式(Promiscuous Mode),此种方式下适配器将所有能接收到的匹配或非匹配                       地址的内容全部接受。两种人使用此种方式,一为黑客(hacker/cracker)非法获取其他用户的指令; 二为网络维护和管理人员监控流量,以提高网络性能。

    单播unicast         一对一       数据报帧地址与本机地址相同

    广播broadcast    一对全体    广播地址适用于本地所有地址

    多播multicast     一对多        地址包含多个站点地址

     

    3、MAC帧

    MAC层框架由9个字段组成

    MAC帧控制字

    Version

    Current version is 0

    Type

    Type of information: management (00), control (01), or data (10)

    Subtype

     Subtype of each type (see Table 3.6)

    To DS

    Defined later

    From DS

     Defined later

    More flag

    When set to 1, means more fragments

    Retry

     When set to 1, means retransmitted frame

    Pwr mgt

     When set to 1, means station is in power management mode

    More data

     When set to 1, means station has more data to send

    WEP

     Wired equivalent privacy (encryption implemented)

    Rsvd

     Reserved

     

    参考书目:

    [1]. 计算机网络.第七版.谢希仁

    [2]. 图解TCPIP.第5版.乌尼日其其格

    [3].TCP.IP.Protocol.Suite.4ed.Foruzan

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  • 以太网MAC层

    千次阅读 2017-06-25 10:34:25
    以太网MAC层 以太网的MAC地址 MAC帧的格式

    以太网的MAC地址

    MAC地址又称为硬件地址或者是物理地址,其实是指局域网上的每一台计算机中固化在适配器的ROM中的地址。由于计算机的发展,世界上的计算机太多,为了能够标识每一台计算机,目前所采用的MAC地址一般是6字节的48位的长度。这里我们可以这样简单的理解,所谓的MAC地址,实际上就是适配器地址

    简述一下适配的作用:
    适配器实际上就是每台计算机接入到互联网的一个接口,路由器因为要将数据在不同的局域网上面路由,所以路由器一般不止一个接口,就是说路由器一般不止一个硬件地址。
    适配器有过滤的功能,它在局域网上每次收到一个MAC帧时(局域网上面传输的数据),就检查MAC帧中的目的地址,发现如果和自己的地址一样,则拿到该MAC帧,然后做其他处理,如果发现和自己的MAC地址不一样,则把刚刚拿到的MAC帧再次丢到局域网中,以供其他的计算机使用。局域网上面的每一台计算机都是通过这种方式拿到自己需要的数据(MAC帧)。

    MAC帧的格式

    首先看一下以太网V2的MAC帧格式(MAC格式标准有两个,一个是DIX Ethernet V2标准,一个是IEEE的802.3标准)
    这里写图片描述

    上图中的第一个地段的6个字节放置的是目的地址,第二个字段的6个字节放置的内容是源地址,第三个字段的2个字节放置的内容是类型,用来标识上一层使用的是什么协议,比如0800是IP协议,0806是ARP协议,8035是RARP协议,MAC层根据这些字段的内容来把数据传递给特定的层去使用。第四个字段是数据字段,它的长度是46–1500字节,如果数据的长度不满46字节,MAC帧就会加入一些数据进行填充,那么上层是如何知道数据的长度呢,因为MAC帧并没有一个字段用来标识数据的长度,解决这个问题使用了一种曼彻斯特编码,大家可以上网查阅。最后一个字段是4个字节是帧检验序列,使用了CRC校验。
    这里还需要注意的一个问题是,当我们数据字段的数据长度没有46字节时,上层是如何把多余的由MAC帧填充的数据丢掉呢,这里我们的上层协议中有字段长度,会自动的识别,然后把多余的数据丢掉。

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  • 一、 以太网 ( Ethernet ) 概述、 二、 以太网 ( Ethernet ) 服务、 三、 以太网 ( Ethernet ) 发展、 四、 10BASE-T 以太网、 五、 适配器 与 MAC 地址、 六、 以太网 MAC 帧、 七、高速以太网





    一、 以太网 ( Ethernet ) 概述



    以太网 ( Ethernet ) 概述 :

    ① 开发者 : 由 Xerox 公司创建 , 由 Xerox , Intel , DEC 联合开发的 “基带总线局域网规范” ;

    ② 标准 : 是 局域网 采用的 最通用的 通信协议标准 ;

    ③ 介质访问控制 方式 : CSMA / CD 协议 , Carrier Sense Multiple Access With Collision Detection , 载波监听多点接入 / 碰撞检测 协议 ;



    以太网 ( Ethernet ) 优势 :

    ① 造价低 : 100 元以下 ;

    ② 应用广泛 : 是当前应用最广泛的 局域网 技术 ;

    ③ 组网简单 : 比 令牌环网 , ATM 网 , 组网简单 , 成本低 ;

    ④ 速率高 : 10Mbps ~ 10Gbps ;



    以太网 ( Ethernet ) 标准 :

    • DIX Ethernet V2 : 第一个局域网 产品 的规约 ;
    • IEEE 802.3 : 第一个 IEEE 以太网标准 ;




    二、 以太网 ( Ethernet ) 服务



    以太网 ( Ethernet ) 服务 :

    ① 无连接 : 发送方 接收方 之间 , 没有握手过程 ;

    ② 不可靠传输 : 数据帧没有编号 , 接收方不返回确认帧 , 差错帧直接丢弃 , 由高层纠错 ;


    以太网 实现 无连接 , 无差错接收 , 不可靠传输 ;





    三、 以太网 ( Ethernet ) 发展



    传输介质发展 : 粗同轴电缆 -> 细同轴电缆 -> 双绞线 + 集线器


    物理拓扑 发展 : 总线型 -> 星型


    以太网 拓扑结构 :

    • 逻辑拓扑 : 总线型拓扑 , 逻辑上是总线型网络 , 各站点共享逻辑总线 , 介质访问控制 使用 CSMA/CD 协议 ;
    • 物理拓扑 : 星型拓扑

    物理拓扑发展成了星型 , 逻辑拓扑保持原样 ;





    四、 10BASE-T 以太网



    10BASE-T 以太网 参数 :

    ① 传输信号 : 基带信号 ;

    ② 传输介质 : T 表示 双绞线 , 当前采用的是 无屏蔽双绞线 ( UTP ) ;

    ③ 传输速率 : 1010 Mbps ;

    ④ 拓扑结构 : 物理 星型拓扑 , 逻辑 总线型拓扑 ;

    ⑤ 链路长度 : 每段双绞线长度最长 100100 米 ;

    ⑥ 编码方式 : 曼彻斯特编码 ;

    ⑦ 介质访问控制方式 : CSMA / CD 协议 , Carrier Sense Multiple Access With Collision Detection , 载波监听多点接入 / 碰撞检测 协议 ;





    五、 适配器 与 MAC 地址



    适配器 与 MAC 地址 :

    ① 通信适配器 : 主机 与 局域网 连接的接口 , 又称为网卡 , 现在不使用单独的网卡 ;

    ② 适配器组成 : 适配器 上有 处理器存储器 , 存储器包括 RAM 和 ROM ;

    ③ MAC 地址 存储 : ROM 上存储有计算机的 MAC 地址 ; 该 MAC 地址又称为 硬件地址 , 物理地址 ;

    ④ MAC 地址 组成 : 4848 位 二进制地址 , 2424 位 代表厂家 , 2424 位 由厂家自己指定 ; 4848 位刚好是 66 字节 , 可以使用 66 个十六进制数字表示 ;





    六、 以太网 MAC 帧



    以太网 V22 格式 MAC 帧 :

    在这里插入图片描述

    ① 帧头 : 66 字节目的地址 + 66 字节原地址 + 22 字节类型标识 ; 类型指的是 网络层 协议类型 ;

    ② 数据部分 : 上层传下来的 IP 数据报 , 长度 4646 ~ 15001500 字节 ;

    • 最小长度来源 : 以太网最小帧长 6464 字节 , 除去 帧头 14 字节 , 帧尾 44 字节 , 数据部分 还剩下 4646 字节 ;
    • 最大长度来源 : 以太网最大 MTU 是 1500 字节 ;

    ③ 帧尾 : 44 字节 , CRC 循环冗余校验的 FCS 帧序列 ;

    ④ 前导码 : 物理层 传输时 , 为了进行帧同步 , 在 以太网 MAC 帧前 , 加入 11 字节的前导码 ;

    ⑤ 帧间隔 : 帧与帧之间有一定的空白间隙 , 如果一段信号没有电压变化 , 说明这是帧间隔 ;





    七、高速以太网



    高速以太网 : 速率大于 100Mbps 的网络 ;

    ① 100BASE-T 以太网 :

    • 速率 : 100Mbps
    • 传输介质 : 双绞线
    • 拓扑结构 : 物理 星型 , 逻辑 总线型
    • 介质访问控制方式 : IEEE 802.3 的 CSMA / CD 协议
    • 信道工作方式 : 半双工 , 全双工

    ② 吉比特以太网 :

    • 速率 : 1 Gbps
    • 传输介质 : 双绞线 或 光纤
    • 信道工作方式 : 半双工 , 全双工

    ③ 10吉比特以太网 :

    • 速率 : 10 Gbps
    • 传输介质 : 光纤
    • 信道工作方式 : 全双工
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  • 以太网MAC地址

    千次阅读 2019-12-02 15:08:23
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  • 1:MAC层硬件地址.:在局域网中,硬件地址又称为物理地址,或MAC地址。连接在主机局域网上的主机或路由器安装有多个适配器那么这样的主机或路由器就有多个地址。 2:以太网MAC地址共6字节。MAC地址的前三个字节称为...
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