一、引述
IEEE 802網絡是由一個或多個相互連接的網絡組成,每個網絡使用IEEE 802標準中指定的相應的媒體訪問控制(MAC,Medium Access Control)協議。MAC協議,用來控制對網絡中傳輸媒體的訪問,使網絡中的站之間能夠交換數據。因此,IEEE 802標準中所規范的IEEE 802網絡,因制定的MAC協議不同,而形成了IEEE 802網絡家族,如我們熟悉的媒體訪問控制方法有:CSMA/CD、令牌總線、令牌環、DQDB等等。
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我們知道,由IEEE 802標準規范的IEEE 802網絡,僅涉及到開放系統互聯/基本參考模型(OSI/RM)的物理層(PHY)和數據鏈路層(DLL)這最下兩層。而IEEE 802網絡DLL通常是由邏輯鏈路子層(LLC)和媒體訪問控制(MAC)子層所構成,MAC介于PHY和LLC之間,負責與物理層間往返傳送數據。
二、MAC地址長度
對于IEEE 802網絡,MAC地址是指一個48位或64位的數字序列,用來標識源MAC實體和目的MAC實體;MAC地址也可用于標識MAC SAP(Service Access Point,服務訪問點)。在許多IEEE 802網絡標準中,MAC地址僅是指48位的。在某些IEEE 802網絡標準中,術語擴展地址用于指64位MAC地址。如果標準需要通過橋接的互操作性,則需要48位MAC尋址,只要求路由連接的新標準應該使用64位MAC尋址。
三、MAC通用地址
通用尋址的概念是基于網絡的所有潛在站都需要有唯一標識符的思路,通用地址的優點是,如果所有的站都遵守規則,并且網絡的安全性可以防止惡意欺騙MAC地址,那么擁有這種MAC地址的站可以連接到世界上任何IEEE 802網絡,并保證MAC地址是唯一的。通用地址是全局唯一的MAC地址。IEEE注冊機構(RA,Registration Authority)規定了兩種不同長度的通用地址:48位擴展唯一標識符(EUI-48)和64位擴展唯一標識符(EUI-64)。
1、通用地址的分配
IEEE有責任定義和執行通用地址管理的程序。IEEE RA也被ISO/IEC指定為ISO/IEC 8802系列標準的注冊機構。定義程序的責任由IEEE注冊機構委員會履行,該委員會由IEEE標準協會理事會特許。IEEE RA允許通過分配創建通用地址,即EUI-48(64-bit extended unique identifier,48位擴展唯一標識符)和EUI-64(64-bit extended unique identifier,64位擴展唯一標識符)不同長度的標識符,如下表3-1-1所示。下附件3-1對表中EUI、OUI和CID的使用給以指南。
表 3-1-1:IEEE RA通用地址的分配概要
附件 3-1:《擴展唯一標識符 (EUI)、組織唯一標識符 (OUI) 和公司 ID (CID) 使用指南》
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表中,MA-L、MA-M和MA-S的標準是使用十六進制表示,有關使用十六進制表示和使用位反轉表示的含義詳細見下表3-1-2。MA-L的結構詳見下圖3-1-1所示。MA-M和MA-S的第一個八位組結構與MA-L相同。對于MA-L、MA-M和MA-S,第一個八位組的最低有效位(LSB)是個人/組(I/G)地址位。賦值的第一個八位組的下一個LSB是通用/本地(U/L)地址位。關于I/G地址位和U/L地址位的設置要求詳見下表3-1-3。
表 3-1-2:關于使用十六進制表示和使用位反轉表示
圖 3-1-1:MA-L的結構
表 3-1-3:I/G地址位和U/L地址位的設置要求
通用地址由兩部分組成:前導位(24,28或36)由IEEE RA分配,U/L位設置為零,其余位由指定人分配。下圖3-1-2顯示了EUI-48的一個示例。
圖 3-1-2:EUI-48的示例
對于MA-M和MA-S,分配的號碼的最后4位在顯示時不與分配的號碼中的其他位相鄰,LSB在左側,最高有效位(MSB)在右側。例如,使用MA-S創建EUI-48時,MA-S的值包含在octet 0、1、2、3和octet 4的LSB的半字節中,而由受讓人分配的值包含在octet 4和octet 5的MSB的半字節中。注意:圖中使用了八位串AC-DE-48-12-7B-80,因為當位模式反轉時是很清楚。這個八位串可以被使用,而不是保留值。對于MA-L、MA-M和MA-S示例,AC-DE-48被用作相同的前3個字節,但對于有效分配的RA值,前3個字節是不同的。
下圖3-1-3展示了一個EUI-64的示例。上述,其圖3-1-2中的EUI-48和圖3-1-3中的EUI-64的比特流表示首先顯示每個八位字節的LSB;這對應于以從左到右的順序表示位串行傳輸的數據通信約定,應用于EUI-48字段和EUI-64字段的傳輸模型。較低的八位組序列表示以二進制數字的通常順序顯示每個八位組中的位;八字節傳輸的順序是從上到下。
圖 3-1-3:EUI-64的示例
2、由組織分配的MAC部分
IEEE不打算向任何組織分配額外的MA-L、MA-M或MA-S,除非該組織已經用盡了已分配給該組織的地址塊。重要的是要注意,從MA-L、MA-M或MA-S創建的通用地址不應用于導致跳過大量地址的目的(例如,作為幫助公司庫存程序的產品標識符)。IEEE要求組織不要濫用剩余位的分配,從而不必要地耗盡塊。即使在批量生產中,也有足夠的標識符來長期滿足大多數需求。受讓人用來確保沒有兩個站點攜帶相同的通用地址的方法IEEE并沒有定義。然而,全世界的網絡用戶都希望有唯一的地址。因此,確保滿足用戶期望和要求的最終責任在于提供此類站點的組織。
3、地址分配的唯一性
建議連接到IEEE 802網絡的每個不同的點都有自己唯一的EUI-48或EUI-64。通常,因此,一個IEEE 802網絡適配卡(或者,例如,主板上的一個等效芯片或一組芯片)應該有一個唯一的EUI-48或EUI-64為每個IEEE 802網絡附件,以在給定的時間提供支持。注意:雖然有些實現使用單一的EUI-48或EUI-64來識別系統連接到IEEE 802網絡的所有點,但這種方法本身并不滿足IEEE 802.1D MAC橋接的要求。
四、相關要求
1、EUI-48或EUI-64的互通
由于擔心需要唯一標識符的產品的會耗盡EUI-48空間,因此引入了64位MAC地址(EUI-64)。最初,新的IEEE標準項目做到了不需要向后兼容EUI-48被要求來使用64位MAC地址。這導致一些IEEE 802標準采用64位MAC尋址,不能橋接到使用48位MAC尋址的IEEE 802網絡上。原因是IEEE 802.1D標準和IEEE 802.1Q標準中的橋接功能假設48位MAC地址在所有連接的網絡中是唯一的,將64位MAC地址截斷為48位字段,這會導致兩個站點具有相同的48位值。相反,64位和48位MAC地址網絡之間的流量需要在數據鏈路層(DLL)之上的一層路由。具有64位MAC地址的IEEE 802網絡的橋接目前沒有明確。
2、本地MAC地址
本地MAC地址是指48位或64位的MAC地址,不能保證MAC地址在所有IEEE 802網絡中是唯一的。本地MAC地址可以分配任意值,其中U/L位設置為本地MAC地址,I/G位設置為MAC地址是單個還是組。除非網橋支持獨立學習的VLAN,否則本地MAC地址在局域網或網橋局域網中必須是唯一的。注意:MA-L、MA-M和MA-S分配不適用于本地MAC地址。關于本地MAC地址空間的管理建議,請參考IEEE RA網站。
3、標準化組的MAC地址
前面描述了個人和組(I/G)MAC地址和協議標識符的分配,供民間組織的公共或私人使用。但還需要標準化的48位和64位組MAC地址,以便與標準協議一起使用。這些管理規范48位和64位組MAC地址,包括申請過程和當前分配值的列表,在IEEE RA的網頁上有描述。這些標準化組的MAC地址來自一組通用管理的地址塊,這些地址源自IEEE為此目的分配的MA-L。若要更多了解標準化組的MAC地址介紹的請查閱下附件4-3。
附件 4-3:《標準化組的MAC地址介紹》
4、位排序和不同的MAC
在這里,有關位和/或八位組傳輸順序的考慮是指傳輸的基本位串模型,該模型適用于MAC和PHY之間邊界處MAC幀的表示。
IEEE 802.3網絡上的數據傳輸表示為在每個八位字節中首先發生在LSB。這對整個幀都是正確的:源地址和目的地址字段,MAC特定字段(例如,長度/類型字段)和MAC信息字段。在其它一些網絡類型中,MAC信息字段的每個字節表示為首先傳輸MSB。然而,源地址和目的地址字段表示為首先與每個八位字節的LSB一起傳輸。因此,傳輸的第一個位是I/G地址位,在IEEE 802.3網絡中也是如此。對于在MAC內產生的幀(如MAC內嵌的管理幀),MAC信息字段內的位順序由MAC標準指定。
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在大多數情況下,無論是在給定的MAC類型內,還是在不同的MAC類型之間,用于表示MAC信息字段的八位位組傳輸的位順序的差異都無關緊要。用戶數據的每個八位組被發送和接收MAC實體對稱地映射到適當的順序。然而,出現了一個不幸的例外,即相關的八位位組是作為用戶數據嵌入到MAC 信息字段中的MAC地址的八位位組。
強烈建議在DLL之上操作的協議,設計者避免指定導致非規范格式幀的新協議。
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