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网络 MAC 地址用法详解

MAC( Media Access Control,介质访问控制)地址,也叫硬件地址,是局域网内寻址和主机标识的地址。在TCP/IP协议层中属于数据链路层中的硬件地址。MAC地址分为目的MAC地址和源MAC地址,目的MAC地址用于数据包的目的寻址,源MAC地址用于标识局域网内通信的某一台主机,也就是发送方的硬件地址或网卡地址。在网卡上一般将MAC地址存储在一片EEPROM上,上电后将MAC地址读入缓存,便于发送数据包时使用。MAC地址是由48个比特(bit)或6个字节组成。

1.  MAC地址构成

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图1    MAC地址构成

具体如1图所示,其前3字节表示组织惟一标识符OUI(Organizationally Unique Identifier),是IEEE的注册管理机构RA(Registration Authority )给不同厂家分配的代码,区分不同的厂家。CID(Company ID)或OUI都是前3个字节决定,不同的是由X所决定,如图2所示。后3字节由厂家自行分配 ,。

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图2   CID/OUI空间

MAC地址最高字节(MSB)的低第二位(LSB)表示这个MAC地址是全局的还是本地的,即U/L( Universal/Local)位,如果为0,表示是全局地址。所有的OUI这一位都是0。如果该位为1表示MAC是由厂家自行管理,一般用在测试、实验阶段。

MAC地址最高字节(MSB)的低第一位(LSB)I/G( Individual /Group),表示这个MAC地址是单播还是多播。0表示单播,1表示多播。多播需要与IP地址结合,生成多播地址。对于IEEE RA分配的OUI中,第一个字节的最低两位都为0。

目的MAC地址为FF-FF-FF-FF-FF-FF 为广播地址,广播地址是指在网段内所有其它主机都会接收该数据包。广播不会被网关转发,因此广播包只会在局域网网段内存在。

MAC地址的发送顺序,MAC地址在底层媒介上的发送顺序是按照大端模式发送,即按照从左往右的方式先发送最高字节,依次发送其它字节直到右边的最低字节。但是在每个字节中的每个位(bit)又是按照先低位后高位的方式发送。如MAC地址为:68-07-15-96-77-55,68-07-15为OUI,或为CID(当前3个字节为68-07-17时),第一个字节 68对应的2进制数为 0110_1000, 最低两位都为0,因此是单播地址,而且该MAC地址是全局的。在线路上的发送顺序为: 0001_0110_1110_0000_1010_0001_0110_1001_1110_1110_1010_1010.

2. MAC多播地址:

多播地址的目的MAC地址是由MAC地址核IP地址共同构成的,首先MAC的高24位为01-00-5e,二进制数为二进制是 00000001-00000000-01011110作为地址B部分,第25位为0,后面的23位由IP地址的低23位构成,作为MAC地址的A部分,合在一起B:0:A共48位,假设IP地址为224.0.0.5,则MAC地址为01:00:5e:00:00:05,

二进制为00000001:00000000:01011110:00000000: 00000000: 00000101。

由于IP地址从224.0.0.0开始到239.255.255.255的范围内都是组播包地址,IP以1110打头,因此IP地址中低28位都是组播地址,然而只有23位映射到MAC地址上,因此组播包和MAC地址不是一一对应的,将会有32个不同多播组映射到同一个MAC地址上,因此组播包是否为该主机的组播包还需要IP地址进行判断。关于组播的更多的知识将在组播的文章中详细介绍。

3. MAC地址的注册与购买

MAC地址由IEEE的注册管理机构RA(Registration Authority)管理和维护,购买时应考虑到当前的使用数量和未来发展。如可以购买OUI或CID(高24位),此时MAC的低24位可以厂家自行确定,可以使用的数量位224约一千六万个MAC地址可以使用,正是由于不同厂家对MAC数量需求不同,IEEE RA将MAC地址注册分为3种分别为MA-L,MA-M,MA-S。如表2所示,MA-M 的MAC地址范围约1百万左右,MA-S 为4096。一旦MA-M或MA-S 已经分配,24-bit的OUI就不会再单独分配给某个公司或组织,以免引起冲突。

表2

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当然不同的范围和数量,价格也不同,当前的价格如表3所示(注意RA可能会随时调整价格)。

表3

名称 价格(US $)
MA-L 3085
MA-M 1855
MA-S 780

注册地址连接:https://standards.ieee.org/products-services/regauth/oui/index.html

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