以太网的MAC层

以太网的MAC层

• MAC层的硬件地址
• 48位的MAC地址
• MAC帧的格式
• 在数据链路层扩展以太网(最常用的方法)
• 以太网交换机的特点：
• 以太网交换机的交换方式
• 以太网交换机的自学习功能
• 交换机使用了生成树协议STP：

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；
  
  • 地址字段6个字节中前三个字节(即高位24位),称为组织唯一标识符;
  • 地址字段6个字节中后三个字节(即低位24)由厂家自行指派,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.

48位的MAC地址

![在这里插入图片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/20191217223446466.png

• 通用名称EUI-48: 一个地址块可以生成2^24个不同的地址,这种地址称为MAC-48;
• “MAC地址”:实际上就是适配器地址或适配器标识符EUI-48.
• MAC地址也叫做硬件地址或物理地址的原因: 生产适配器时,6字节的MAC地址已经被固化在适配器的ROM上了.

MAC帧的格式

• 最常用的以太网MAC帧格式有两种标准:
  • DIX Ethernet V2 标准
  • IEEE的 802.3 标准
    • 最常用的MAC帧时以太网V2的格式
      
    • IEEE 802.3 规定的MAC帧格式相似,区别在于:
      • 1.IEEE 802.3 规定的MAC帧的第三个字段是"长度/类型"
        • 当这个字段值大于0x0600时(即十进制的1536),就表示类型
        • 当这个字段的值小于0x0600时表示"长度";
    • 2. 当"长度/类型"字段值小于0x0600时,数据字段必须装入上面的逻辑链路控制LLC子层的LLC帧;
• 现在市场上流行的是以太网V2的MAC帧,但人们常常把它称为IEEE 802.3标准的MAC帧.

在数据链路层扩展以太网(最常用的方法)

• 早期使用网桥,现在使用以太网交换机.
• 网桥：
  • 1. 网桥工作在数据链路层;
  • 2. 他根据MAC帧的目的地址对收到的帧进行转发和过滤;
  • 3. 当网桥收到一个帧时,并不是向所有接口转发此帧,二十先检查此帧的目的MAC地址，然后在确定该帧转发到哪一个接口，或者将其丢弃；

以太网交换机的特点：

• 1. 实质上就是一个多接口的网桥；
• 2. 每个接口都直接与一个单台主机或另一个以太网交换机相连，并且一般都工作在全双工方式。
• 3. 以太网交换机具有并行性。
• 4. 相互通信的主机都是独占传输媒体，无碰撞地传输数据；
• 5. 接口有存储器，能在输出端口繁忙时将到来地帧进行缓存；
• 6. 一种即插即用设备，其内部的帧交换表是通过自学习算法自动地逐渐建立起来的；
• 7. 使用了专用的交换结构芯片，用硬件转发，转发速率比使用软件转发的网桥快很多；

以太网交换机的交换方式

• 存储转发方式：将整个数据帧先缓存后在进行处理；
• 直通方式：接收数据帧的同时就立即按数据帧的目的MAC地址决定该帧的转发接口，提高了转发速度；
  • 缺点：不检查差错就直接将帧转发出去，有可能转发了一些无效帧给其他站；

以太网交换机的自学习功能

• 交换机收到一帧后进行自学习，查找交换表中与收到帧的源地址有无相匹配的项目

  • 如没有，就在交换表中增加一个项目(源地址、进入的接口和有效时间)
  • 如有，则把原有的项目进行更新(进入的接口或有效时间)

• 转发帧。 查找交换表中与收到帧的目的地址有无相匹配的项目：

  • 如没有，则向所有接口（进入的接口除外）转发；
  • 如有，则按交换表中给出的接口进行转发。
  • 若交换表中给出的接口就是该帧进入交换机的接口，则应丢弃这个帧(因为此时不需要经过交换机进行转发) 。

交换机使用了生成树协议STP：

• 不改变网络的实际拓扑，但在逻辑上则切断某些链路，使得从一台主机到所有主机的路径都是无环路的树状结构，消除了兜圈子现象