文章目录3.3 使用广播信道的数据链路层以太网的 MAC 层1. MAC 层的硬件地址MAC 地址的定义48 位 MAC 地址的结构地址位的特殊含义2. 适配器对 MAC 地址的检查3. MAC 帧的格式以太网 V2 的 MAC 帧格式物理层的前同步码4. 无效的 MAC 帧3.3 使用广播信道的数据链路层说明本章内容涵盖局域网的数据链路层、CSMA/CD 协议、使用集线器的星形拓扑以及以太网的信道利用率等内容。鉴于篇幅与博客总结侧重点本小节博客只整理了最后的以太网的 MAC 层。以太网的 MAC 层1. MAC 层的硬件地址在局域网中硬件地址又称为物理地址或MAC 地址。MAC 地址的定义IEEE 802 标准中所说的“地址”严格来讲是每一个站的“名字”或标识符。另外如果连接在局域网上的主机或路由器安装有多个适配器网卡那么该主机或路由器就拥有多个“地址”。更准确地说这种 48 位的“地址”应当是某个接口的标识符。48 位 MAC 地址的结构IEEE 802 标准规定 MAC 地址字段采用 6 字节48 位格式。IEEE 的注册管理机构 RA 负责向厂家分配地址字段的前三个字节即高位 24 位称为组织唯一标识符。地址字段的后三个字节即低位 24 位由厂家自行指派称为扩展唯一标识符。厂家必须保证生产出的适配器没有重复地址。一个地址块可以生成2 24 2^{24}224个不同的地址。这种 48 位地址称为 MAC-48其通用名称是EUI-48。生产适配器时6 字节的 MAC 地址已被固化在适配器的 ROM 中因此 MAC 地址也被称为硬件地址或物理地址。地址位的特殊含义I/G 位 (Individual/Group)IEEE 规定地址字段第一字节的最低位为 I/G 位。当 I/G 位 0 时地址字段表示一个单站地址单播。当 I/G 位 1 时表示组地址用来进行多播组播。G/L 位 (Global/Local)IEEE 把地址字段第一字节的最低第 2 位规定为 G/L 位。当 G/L 位 0 时是全球管理保证在全球没有相同的地址厂商向 IEEE 购买的 OUI 都属于全球管理。当 G/L 位 1 时是本地管理这时用户可任意分配网络上的地址。2. 适配器对 MAC 地址的检查适配器从网络上每收到一个 MAC 帧首先用硬件检查 MAC 帧中的 MAC 地址。如果是发往本站的帧则收下然后再进行其他处理。否则将此帧丢弃不再进行其他处理。“发往本站的帧”包括以下三种单播帧一对一即收到的帧的 MAC 地址与本站的硬件地址相同。广播帧一对全体即发送给本局域网上所有站点的帧全 1 地址。多播帧一对多即发送给本局域网上有一部分站点的帧。混杂方式以混杂方式工作的以太网适配器只要“听到”有帧在以太网上传输无论目的地址是否是自己都会接收下来。这通常用于网络监听和分析。3. MAC 帧的格式常用的以太网 MAC 帧格式有两种标准DIX Ethernet V2 标准最常用。IEEE 的 802.3 标准。以太网 V2 的 MAC 帧格式以太网 V2 帧主要由五个字段组成目的地址6 字节。源地址6 字节。类型2 字节。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 MAC 帧的数据上交给上一层的这个协议。例如0x0800表示 IP 数据报。数据46 ~ 1500 字节。数据字段的正式名称是MAC 客户数据字段。MTU最大传送单元即数据字段的最大长度为 1500 字节。最小长度数据字段的最小长度为 46 字节。如果数据少于 46 字节必须加入填充字段以保证 MAC 帧长不小于 64 字节。FCS4 字节即帧检验序列。物理层的前同步码在帧的前面物理层会插入 8 字节的内容但这不属于 MAC 帧的一部分前同步码7 字节用来迅速实现 MAC 帧的比特同步。帧开始定界符1 字节表示后面的信息就是 MAC 帧。MAC 示例各网卡MAC地址eth0: 00:15:5d:62:ba:4d (物理网卡)br-d7cfc11ea37e: 3a:24:31:af:ae:b1 (网桥)br-e15858d2c99c: 6e:f3:cb:40:9d:53 (网桥)br-f2072db21258:3a:0d:df:d7:12:43 (网桥)docker0: 02:46:a8:42:55:19 (Docker默认网桥)veth62eb915: 2a:a4:c0:d2:76:cf (虚拟以太网设备)4. 无效的 MAC 帧对于检查出的无效 MAC 帧以太网的处理方式是简单地丢弃不负责重传。无效 MAC 帧的判定标准数据字段的长度与长度字段的值不一致。帧的长度不是整数个字节。用收到的帧检验序列 FCS 查出有差错。数据字段的长度不在 46 ~ 1500 字节之间。有效的 MAC 帧长度范围为64 ~ 1518 字节。