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IEEE 802网络的媒体访问控制(MAC)地址及分配

浏览:1955  来源:通信人在线  日期:2023-06-26

一、引述

IEEE 802网络是由一个或多个相互连接的网络组成,每个网络使用IEEE 802标准中指定的相应的媒体访问控制(MACMedium Access Control)协议。MAC协议,用来控制对网络中传输媒体的访问,使网络中的站之间能够交换数据。因此,IEEE 802标准中所规范的IEEE 802网络,因制定的MAC协议不同,而形成了IEEE 802网络家族,如我们熟悉的媒体访问控制方法有:CSMA/CD、令牌总线、令牌环、DQDB等等。

欲详细了解IEEE 802标准与IEEE 802网络介绍的请进入IEEE 802标准IEEE 802网络

我们知道,由IEEE 802标准规范的IEEE 802网络,仅涉及到开放系统互联/基本参考模型(OSI/RM)的物理层(PHY)和数据链路层(DLL)这最下两层。而IEEE 802网络DLL通常是由逻辑链路子层(LLC)和媒体访问控制(MAC)子层所构成,MAC介于PHYLLC之间,负责与物理层间往返传送数据。

二、MAC地址长度

对于IEEE 802网络,MAC地址是指一个48位或64位的数字序列,用来标识源MAC实体和目的MAC实体;MAC地址也可用于标识MAC SAPService Access Point,服务访问点)。在许多IEEE 802网络标准中,MAC地址仅是指48位的。在某些IEEE 802网络标准中,术语扩展地址用于指64MAC地址。如果标准需要通过桥接的互操作性,则需要48MAC寻址,只要求路由连接的新标准应该使用64MAC寻址。

三、MAC通用地址

通用寻址的概念是基于网络的所有潜在站都需要有唯一标识符的思路,通用地址的优点是,如果所有的站都遵守规则,并且网络的安全性可以防止恶意欺骗MAC地址,那么拥有这种MAC地址的站可以连接到世界上任何IEEE 802网络,并保证MAC地址是唯一的。通用地址是全局唯一的MAC地址。IEEE注册机构(RARegistration Authority)规定了两种不同长度的通用地址:48位扩展唯一标识符(EUI-48)和64位扩展唯一标识符(EUI-64)。

1、通用地址的分配

IEEE有责任定义和执行通用地址管理的程序。IEEE RA也被ISO/IEC指定为ISO/IEC 8802系列标准的注册机构。定义程序的责任由IEEE注册机构委员会履行,该委员会由IEEE标准协会理事会特许。IEEE RA允许通过分配创建通用地址,即EUI-4864-bit extended unique identifier48位扩展唯一标识符)和EUI-6464-bit extended unique identifier64位扩展唯一标识符)不同长度的标识符,如下表3-1-1所示。下附件3-1对表中EUIOUICID的使用给以指南。

3-1-1IEEE RA通用地址的分配概要

附件 3-1:《扩展唯一标识符 EUI)、组织唯一标识符 OUI 和公司 ID CID 使用指南》

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表中,MA-LMA-MMA-S的标准是使用十六进制表示,有关使用十六进制表示和使用位反转表示的含义详细见下表3-1-2MA-L的结构详见下图3-1-1所示。MA-MMA-S的第一个八位组结构与MA-L相同。对于MA-LMA-MMA-S,第一个八位组的最低有效位(LSB)是个人/组(I/G)地址位。赋值的第一个八位组的下一个LSB是通用/本地(U/L)地址位。关于I/G地址位和U/L地址位的设置要求详见下表3-1-3

3-1-2:关于使用十六进制表示和使用位反转表示

3-1-1MA-L的结构

3-1-3I/G地址位和U/L地址位的设置要求

通用地址由两部分组成:前导位(242836)由IEEE RA分配,U/L位设置为零,其余位由指定人分配。下图3-1-2显示了EUI-48的一个示例。

3-1-2EUI-48的示例

对于MA-MMA-S,分配的号码的最后4位在显示时不与分配的号码中的其他位相邻,LSB在左侧,最高有效位(MSB)在右侧。例如,使用MA-S创建EUI-48时,MA-S的值包含在octet 0123octet 4LSB的半字节中,而由受让人分配的值包含在octet 4octet 5MSB的半字节中。注意:图中使用了八位串AC-DE-48-12-7B-80,因为当位模式反转时是很清楚。这个八位串可以被使用,而不是保留值。对于MA-LMA-MMA-S示例,AC-DE-48被用作相同的前3个字节,但对于有效分配的RA值,前3个字节是不同的。

下图3-1-3展示了一个EUI-64的示例。上述,其图3-1-2中的EUI-48和图3-1-3中的EUI-64的比特流表示首先显示每个八位字节的LSB;这对应于以从左到右的顺序表示位串行传输的数据通信约定,应用于EUI-48字段和EUI-64字段的传输模型。较低的八位组序列表示以二进制数字的通常顺序显示每个八位组中的位;八字节传输的顺序是从上到下。

3-1-3EUI-64的示例

2、由组织分配的MAC部分

IEEE不打算向任何组织分配额外的MA-LMA-MMA-S,除非该组织已经用尽了已分配给该组织的地址块。重要的是要注意,从MA-LMA-MMA-S创建的通用地址不应用于导致跳过大量地址的目的(例如,作为帮助公司库存程序的产品标识符)。IEEE要求组织不要滥用剩余位的分配,从而不必要地耗尽块。即使在批量生产中,也有足够的标识符来长期满足大多数需求。受让人用来确保没有两个站点携带相同的通用地址的方法IEEE并没有定义。然而,全世界的网络用户都希望有唯一的地址。因此,确保满足用户期望和要求的最终责任在于提供此类站点的组织。

3、地址分配的唯一性

建议连接到IEEE 802网络的每个不同的点都有自己唯一的EUI-48EUI-64。通常,因此,一个IEEE 802网络适配卡(或者,例如,主板上的一个等效芯片或一组芯片)应该有一个唯一的EUI-48EUI-64为每个IEEE 802网络附件,以在给定的时间提供支持。注意:虽然有些实现使用单一的EUI-48EUI-64来识别系统连接到IEEE 802网络的所有点,但这种方法本身并不满足IEEE 802.1D MAC桥接的要求。

四、相关要求

1EUI-48EUI-64的互通

由于担心需要唯一标识符的产品的会耗尽EUI-48空间,因此引入了64MAC地址(EUI-64)。最初,新的IEEE标准项目做到了不需要向后兼容EUI-48被要求来使用64MAC地址。这导致一些IEEE 802标准采用64MAC寻址,不能桥接到使用48MAC寻址的IEEE 802网络上。原因是IEEE 802.1D标准和IEEE 802.1Q标准中的桥接功能假设48MAC地址在所有连接的网络中是唯一的,将64MAC地址截断为48位字段,这会导致两个站点具有相同的48位值。相反,64位和48MAC地址网络之间的流量需要在数据链路层(DLL)之上的一层路由。具有64MAC地址的IEEE 802网络的桥接目前没有明确。

2、本地MAC地址

本地MAC地址是指48位或64位的MAC地址,不能保证MAC地址在所有IEEE 802网络中是唯一的。本地MAC地址可以分配任意值,其中U/L位设置为本地MAC地址,I/G位设置为MAC地址是单个还是组。除非网桥支持独立学习的VLAN,否则本地MAC地址在局域网或网桥局域网中必须是唯一的。注意:MA-LMA-MMA-S分配不适用于本地MAC地址。关于本地MAC地址空间的管理建议,请参考IEEE RA网站。

3、标准化组的MAC地址

前面描述了个人和组(I/GMAC地址和协议标识符的分配,供民间组织的公共或私人使用。但还需要标准化的48位和64位组MAC地址,以便与标准协议一起使用。这些管理规范48位和64位组MAC地址,包括申请过程和当前分配值的列表,在IEEE RA的网页上有描述。这些标准化组的MAC地址来自一组通用管理的地址块,这些地址源自IEEE为此目的分配的MA-L若要更多了解标准化组的MAC地址介绍的请查阅下附件4-3

附件 4-3:《标准化组的MAC地址介绍》 

4、位排序和不同的MAC

在这里,有关位和/或八位组传输顺序的考虑是指传输的基本位串模型,该模型适用于MACPHY之间边界处MAC帧的表示。

IEEE 802.3网络上的数据传输表示为在每个八位字节中首先发生在LSB。这对整个帧都是正确的:源地址和目的地址字段,MAC特定字段(例如,长度/类型字段)和MAC信息字段。在其它一些网络类型中,MAC信息字段的每个字节表示为首先传输MSB。然而,源地址和目的地址字段表示为首先与每个八位字节的LSB一起传输。因此,传输的第一个位是I/G地址位,在IEEE 802.3网络中也是如此。对于在MAC内产生的帧(如MAC内嵌的管理帧),MAC信息字段内的位顺序由MAC标准指定。

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在大多数情况下,无论是在给定的MAC类型内,还是在不同的MAC类型之间,用于表示MAC信息字段的八位位组传输的位顺序的差异都无关紧要。用户数据的每个八位组被发送和接收MAC实体对称地映射到适当的顺序。然而,出现了一个不幸的例外,即相关的八位位组是作为用户数据嵌入到MAC 信息字段中的MAC地址的八位位组。

强烈建议在DLL之上操作的协议,设计者避免指定导致非规范格式帧的新协议。

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附录
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