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媒体访问控制(MAC,Media Access Control)

MAC是媒体访问控制器。以太网MAC由IEEE-802.3以太网标准定义。它实现了数据链路层。最新的MAC同时支持10/100/1000Mbps速率。通常情况下,它实现MII/GMII/RGMII接口,来同行业标准PHY器件实现接口。

MAC由硬件控制器及MAC通信协议构成。该协议位于OSI七层协议中数据链路层的下半部分,主要负责控制与连接物理层的物理介质。MAC硬件框图如下图所示:

在发送数据的时候,MAC协议可以事先判断是否可以发送数据,如果可以发送将给数据加上一些控制信息,最终将数据以及控制信息以规定的格式发送到物理层;在接收数据的时候,MAC协议首先判断输入的信息并是否发生传输错误,如果没有错误,则去掉控制信息发送至LLC(逻辑链路控制)层。该层协议是以太网MAC由IEEE-802. 3以太网标准定义。一般以太网MAC芯片的一端连接PCI总线,另一端连接PHY芯片上通过MII接口连接。

这里还需要理解一个重要概念就是MAC地址,下面详细介绍相关知识。

MAC 地址用于识别数据链路中互连的节点(如图 3.4),以太网或 FUDI 中,根据 IEEE802.3的规范使用 MAC 地址。其他诸如无线 LAN ( IEEE802.lla/b/g/n等) 、 蓝牙等设备中也是用相同规格的 MAC 地址。

图8‑5通过MAC地址判断目标地址

在总线型与环路型的网络中,先暂时获取所有目标站的帧,然后再通MAC寻址如果是发给自已的就接收,如果不是就丢弃(在令牌环的这种情况下,依次转发给下一个站)。

MAC 地址长 48 比特,结构如图XX所示。 在使用网卡 ( NIC ) 的情况下,MAC 地址一般会被烧人到 ROM 中。因此,任何一个网卡的 MAC 地址都是唯一。

图8‑6 IEEE802.3 规范的 MAC地址格式

MAC 地址中 3 ~ 24 位 ( 比特位) 表示厂商识別码, 每个 NIC 厂商都有特定唯一的识别数宇。 25 ~ 48 位是厂商内部为识別每个网卡而用。 因此. 可以保证全世界不会有相同MAC 地址的网卡。

IEEE802.3 制定 MAC 地址规范时没有限定数据链路的类型,即不论哪种数据链路的网络 (以太网 、 FDD1 , ATM 、 无线 LAN 、 蓝牙等), 都不会有相同的 MAC地址出现。

MAC 地址是不是一定是唯一的?

在全世界,MAC 地址也并不总是唯一的。实际上,即使 MAC 地址相同,只要不是同属一个数据链路就不会出现问题。

例如,人们可以在自己的网卡上自由设置自己的 MAC 地址。 再例如,一台主机上如果启动多个虚拟机,由于没有硬件的网卡只能由虚拟软件自己设定 MAC 地址给多个虚拟网卡,这时就很难保证所生成的 MAC 地址是独一无二的了。

但是,无论哪个协议成员通信设备,设计前提都是 MAC 地址的唯一性。这也可以说是网络世界的基本准则。

本文分享自微信公众号 - OpenFPGA(OpenFPGA),作者:碎碎思

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原始发表时间:2020-04-18

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