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1、第一章第第一章第6讲讲 LAN协议体系结构协议体系结构nLAN协议参考模型协议参考模型nLLC子层子层nMAC子层子层nPHY物理层物理层LAN协议参考模型协议参考模型n即即IEEE802参考模型参考模型n制定参考模型的机构：制定参考模型的机构： IEEE802委员会委员会n模型的主要内容模型的主要内容nIEEE802.1适用于所有的适用于所有的LAN）nLAN的综述、寻址，管理与控制的综述、寻址，管理与控制nIEEE802.2适用于所有的适用于所有的LAN ）n逻辑链路控制逻辑链路控制nIEEE802.3、 IEEE802.4、 IEEE802.5、（不同的、（不同的LAN）n介质规范、物理
2、接口、访问方法介质规范、物理接口、访问方法IEEE802模型与模型与OSI模型的比较模型的比较LLC子层子层MAC子层子层物理层物理层介质介质高层高层IEEE802IEEE802标准的范围标准的范围LSAP应用层应用层表示层表示层会话层会话层传输层传输层网络层网络层数据链数据链路层路层物理层物理层 介质介质OSIOSI参考模型参考模型IEEE802IEEE802参考模型参考模型高层高层3 3层及以上层）层及以上层）独立于网络的物理结构独立于网络的物理结构LAN中数据链路层分层的原因中数据链路层分层的原因n逻辑上要求的对共享介质的访问控制并逻辑上要求的对共享介质的访问控制并没有在没有在OSI模型
3、中的数据链路层实现。模型中的数据链路层实现。nLAN通信已经很复杂，必须分解为更小通信已经很复杂，必须分解为更小的模块的模块n不可能用单一技术来满足所有需求，应不可能用单一技术来满足所有需求，应是是n多种媒体多种媒体n多种拓扑结构多种拓扑结构n不同访问方式不同访问方式LAN协议体系协议体系lLLC：Logical Link Control 逻辑链路控制逻辑链路控制lMAC：Media Access Control 媒体访问控制媒体访问控制802.3802.4802.5802.2802.1物理层物理层数据链路层数据链路层PHYMACLLCOSI 层次层次LAN层次层次n所有的所有的LAN都具有相
4、同的都具有相同的LLC子层与媒体无关子层与媒体无关和不同的和不同的MAC子层和物理层与媒体相关）子层和物理层与媒体相关）n不同的不同的MAC和物理层构成了不同的和物理层构成了不同的LANLAN 协议信息与数据封装协议信息与数据封装LSAPXLLCMACPHYLLCLLCMACPHYLLCX站点站点A站点站点BDATADATA DATALLC头头 DATAMAC尾尾MAC头头LLC PDUMAC帧帧LLC头头 DATA头部信息头部信息nLLC头部头部nLLC协议信息协议信息n含源、目含源、目LLC地址地址SAP及其它控制信息及其它控制信息nMAC头部头部nMAC协议信息协议信息n含源、目含源、目
5、MAC地址及其它控制信息地址及其它控制信息nMAC尾部尾部nMAC帧的校验字段帧的校验字段n用于对用于对MAC帧检错帧检错u头部在分层协议中必不可少头部在分层协议中必不可少u源、目地址指明谁与谁通信源、目地址指明谁与谁通信u其他控制信息指明如何实现通信其他控制信息指明如何实现通信LAN 协议体系实际应用模式协议体系实际应用模式MACPHYLLCIEEE802IEEE802标准模式标准模式l 采用完整的采用完整的LANLAN层次和层次和LLC PDULLC PDUl 向上层多种协议向上层多种协议IPIP、IPXIPX、X.25X.25） 提供服务访问点提供服务访问点l 可向上层提供可向上层提供C
6、OCO和和CLCL两种服务两种服务MACPHYInternet Internet 方式方式l 无无LLCLLC子层或为空层）子层或为空层）l 直接利用直接利用MACMAC帧封装上层数据帧封装上层数据l 只考虑向上层提供无连接的服务只考虑向上层提供无连接的服务l 上层利用上层利用LLCLLC封装数据封装数据LAN 协议体系实际应用模式协议体系实际应用模式MACPHYLLCIPIPXEthernet一般采用一般采用MAC帧直接封装帧直接封装IPLLC子层子层nLAN的的LLC子层具有子层具有OSI数据链路层的功能数据链路层的功能nLLC子层协议的作用范围：子层协议的作用范围：n两个站点间链路级两个
7、站点间链路级PDU的传输的传输n由于由于LAN结构的特点，结构的特点，LLC子层具有如下特子层具有如下特殊性：殊性：n其其PDU的传输是端到端的的传输是端到端的n支持链路的多路访问、介质共享支持链路的多路访问、介质共享n支持组播和广播同时向多个或全部站点支持组播和广播同时向多个或全部站点发送信息）发送信息）LLC子层的功能子层的功能l屏蔽各种屏蔽各种LAN MAC子层的差异，向用户提供统一的访子层的差异，向用户提供统一的访问问LAN的接口提供多个的接口提供多个LSAP，支持多种上层协议），支持多种上层协议）l向向LAN的上层提供端到端的服务站点的上层提供端到端的服务站点站点）站点）l向上层提供
8、连接的服务向上层提供连接的服务CO和无连接的服务和无连接的服务CL）l差错控制、流量控制、链路管理差错控制、流量控制、链路管理LLCMACPHYLLCMACPHYLANLLCLLCLSAPLLC子层提供的服务子层提供的服务n三种服务方式三种服务方式n无确认无连接的服务无确认无连接的服务n连接式服务连接式服务n有确认无连接的服务有确认无连接的服务连接式服务连接式服务n通信必须经历三个过程：通信必须经历三个过程：n建立连接建立连接2个个LSAP间的逻辑链路连接）间的逻辑链路连接）n传输数据传输数据n拆除连接拆除连接n向上层提供一种可靠的服务向上层提供一种可靠的服务n确认机制，流量控制，差错控制，从
9、而传确认机制，流量控制，差错控制，从而传送有序，向上递交正确的数据送有序，向上递交正确的数据n只能支持单播，不支持组播、广播只能支持单播，不支持组播、广播n可靠但效率低，不适应频繁更换通信对象可靠但效率低，不适应频繁更换通信对象n适合站点之间大流量的可靠的数据传输适合站点之间大流量的可靠的数据传输无确认无连接的服务无确认无连接的服务n有数据就发，通信前后无需建链和拆链有数据就发，通信前后无需建链和拆链n向上层提供一种不可靠的服务向上层提供一种不可靠的服务n无确认，无流量及差错控制，因此可能无确认，无流量及差错控制，因此可能会乱序，可能向上递交错误数据会乱序，可能向上递交错误数据n支持单播、组播
10、和广播支持单播、组播和广播n适应快速更换通信对象适应快速更换通信对象n在信道误码率低的环境下通信效率高在信道误码率低的环境下通信效率高有确认无连接的服务有确认无连接的服务n有数据就发，通信前后无需建链和拆链，有数据就发，通信前后无需建链和拆链，但需要对每个但需要对每个PDU进行确认进行确认n向上层提供一种可靠的服务向上层提供一种可靠的服务n有确认及差错控制，因而不会乱序，保有确认及差错控制，因而不会乱序，保证向上递交正确的数据证向上递交正确的数据n支持单播、组播和广播支持单播、组播和广播n能快速更换通信对象能快速更换通信对象n适合于频繁更换通信对象、可靠的数据适合于频繁更换通信对象、可靠的数据
11、传输传输LLC协议协议n标准中定义了三种协议类型操作类型）标准中定义了三种协议类型操作类型）n类型类型1，支持无确认无连接的服务，支持无确认无连接的服务n类型类型2，支持连接的服务，支持连接的服务n类型类型3，支持有确认无连接的服务，支持有确认无连接的服务LLC 协议数据单元协议数据单元LLC PDUn类似于类似于HDLCHigh Level Data Link Control）nPDU格式格式目的地址目的地址控制字段控制字段 上层数据上层数据DSAPSSAP源地址源地址8 bits8 bits8 or 16 bits可变长度可变长度127 个组个组DSAP 127个单个单DSAP单播单播/组
12、播标识位组播标识位0：单：单DSAP 1：组：组DSAP指示指示/响应标识位响应标识位 0：指示：指示1：呼应：呼应I/G DSAP 值C/R SSAP 值1bit1bit7bits7bitsI I帧帧S S帧帧U U帧帧LLC 的地址的地址LSAPlLSAP 就是就是LLC地址逻辑地址，与上层之间的接口）地址逻辑地址，与上层之间的接口）l每个每个SAP 标识一个服务用户最多提供标识一个服务用户最多提供254个个SAP）l每个上层实体通过每个上层实体通过SAP请求请求LLC实体为其提供服务实体为其提供服务lLSAP为为0，表示，表示LLC为空层，上层直接访问为空层，上层直接访问MACLLCIP
13、IPXLLC管理MACLSAPLLC PDU类型类型nLLC PDU的控制字段将的控制字段将PDU分为三种类型分为三种类型n信息帧信息帧( I，Information ) n用于传送上层数据用于传送上层数据n监控帧监控帧( S，Supervisory ) n用于差错控制和流量控制用于差错控制和流量控制n无编号帧无编号帧( U，Unnumbered ) n用于交换控制信息或无连接服务时传送上用于交换控制信息或无连接服务时传送上层数据层数据服务类型与服务类型与PDU类型的关系类型的关系l无确认无连接服务：无确认无连接服务： 只使用只使用U U帧传送上层数据帧传送上层数据l连接的服务：使用连接的服务
14、：使用I I、S S、U U三种三种PDUPDUl有确认无连接的服务：只使用有确认无连接的服务：只使用U UPDUPDU），但需要），但需要对每个对每个PDUPDU确认确认 U UPDUPDU）：建链、拆链，信息报告等）：建链、拆链，信息报告等 I IPDUPDU）：传送上层数据）：传送上层数据 S SPDUPDU）：传送确认信息及流控信息）：传送确认信息及流控信息LLC小结小结lLLC主要是向上层提供统一的主要是向上层提供统一的LAN的接的接口，不同的口，不同的LAN具有相同的具有相同的LLC子层子层lLLC向上层提供多个服务访问点向上层提供多个服务访问点SAP最多最多254个）个）lLLC
15、SAP即即LLC地址，每个地址，每个SAP标识标识一个上层进程一个上层进程lLLC提供三种服务方式，每种方式对应提供三种服务方式，每种方式对应一种操作模式一种操作模式lLLC PDU有三种类型：有三种类型：I、S、U；不同；不同的服务方式使用的的服务方式使用的PDU类型不同类型不同MAC子层子层nMAC子层讨论的问题子层讨论的问题有哪些主要功能？有哪些主要功能？如何完成功能由谁？怎样？）如何完成功能由谁？怎样？）地址与寻址方式如何？地址与寻址方式如何？如何发送、接收数据？如何发送、接收数据？提供何种服务？服务质量如何？提供何种服务？服务质量如何？MAC子层的功能子层的功能lMAC子层的主要功能
16、子层的主要功能l编址、成帧、帧的传输编址、成帧、帧的传输l介质访问控制介质访问控制l向上层提供无连接的服务向上层提供无连接的服务lMAC子层的功能基本上由网卡子层的功能基本上由网卡NIC完成完成l网卡硬件与主机独立网卡硬件与主机独立l独立对独立对MAC帧进行处理，不占主机的时间和空帧进行处理，不占主机的时间和空间间l介质访问管理介质访问管理l完成物理层的功能：编完成物理层的功能：编/解码，同步等解码，同步等MAC地址地址lMAC地址是地址是LAN站点的物理地址硬件地址、网站点的物理地址硬件地址、网卡地址）卡地址）l标识一个站点到标识一个站点到LAN的物理接口，唯一识别的物理接口，唯一识别LAN
17、中的站点中的站点l在一个在一个LAN中中MAC地址唯一，只在一个物理网中地址唯一，只在一个物理网中有效有效l地址分类：全局地址和局部地址；广播、组播和地址分类：全局地址和局部地址；广播、组播和单播地址单播地址l地址长度：地址长度：16位、位、48位两种通常采用位两种通常采用48位）位）l地址表示方法以地址表示方法以48位为例）：十六进制分隔法位为例）：十六进制分隔法l即即6对十六进制数，中间用短线隔开。对十六进制数，中间用短线隔开。l 例：例： 00-60-08-BD-7C-1E全局全局MAC地址固定地址）地址固定地址）l全局全局MAC地址固化在网卡硬件上地址固化在网卡硬件上l全局全局MAC地
18、址全世界唯一地址全世界唯一l更换网卡，计算机的硬件地址随之改变更换网卡，计算机的硬件地址随之改变l益处：网上的新老设备不会发生地址冲突益处：网上的新老设备不会发生地址冲突l害处：地址不连续，管理不便害处：地址不连续，管理不便IEEEIEEE向全世界网卡生产厂分配厂商代号向全世界网卡生产厂分配厂商代号OUIOUI origanizationally unique identifiler),origanizationally unique identifiler),占前占前3 3字节字节, ,保证网卡地址全球唯一保证网卡地址全球唯一例：例：3Com3Com公司公司OUI OUI ：00-60-80
19、00-60-80 Intel Intel公司公司OUI OUI ： 00-90-27 00-90-27 本地本地MAC地址手工地址）地址手工地址）l本地本地MAC地址由人工配置，可根据需要更改地址由人工配置，可根据需要更改l一般只在本地网络中使用一般只在本地网络中使用l在本地网中唯一在本地网中唯一l可按一定规律配置可按一定规律配置l如：楼号如：楼号楼层号楼层号办公室办公室等编址等编址l益处益处l便于管理和维护便于管理和维护l主机更换网卡可不改变硬件地址设置）主机更换网卡可不改变硬件地址设置）l害处害处l加重管理员的负担，必须人工配置加重管理员的负担，必须人工配置l网卡坏了，换新卡时必须重新配置
20、网卡坏了，换新卡时必须重新配置单播、组播和广播地址单播、组播和广播地址n单播地址单播地址Uncast) n表示一个站的唯一地址表示一个站的唯一地址n组播地址组播地址mulitcast) n表示一组站的地址表示一组站的地址n广播地址广播地址 (boardcast) nLAN所有站的地址所有站的地址(48位全位全1）nFF-FF-FF-FF-FF-FF地址类别标识位地址类别标识位全球为全球为0 0本地为本地为1 1单播为单播为0 0组播为组播为1 1高高6 6位位7 70 01 1全球为全球为0 0本地为本地为1 1单播为单播为0 0组播为组播为1 1低低6 6位位7 76 60 0 IEEE80
21、2.5(Tokin Ring) MAC地址的第地址的第1字节字节地址的发送顺序：地址的发送顺序：先高字节，后低字节先高字节，后低字节字节中，先低位后高位字节中，先低位后高位先高字节，后低字节先高字节，后低字节字节中，先高位后低位字节中，先高位后低位IEEE802.3和和Ethernet MAC地址的第地址的第1字节字节地址的发送顺序：地址的发送顺序：网卡能识别的地址网卡能识别的地址l网卡能接收何种帧取决于它能识别何种地址网卡能接收何种帧取决于它能识别何种地址l一般能识别单播地址和广播地址一般能识别单播地址和广播地址l如果要能接收组播帧，必须对网卡进行配置如果要能接收组播帧，必须对网卡进行配置应
22、用程序应用程序请求添加组地址请求添加组地址2驱动程序驱动程序添加组地址添加组地址2 网卡 组地址2 单播地址、广播地址，组地址1组地址可加可删组地址可加可删工作地址工作地址MAC帧的通用格式帧的通用格式同步位同步位DATA帧头帧头帧尾帧尾帧同步帧同步帧定位帧定位硬件完成硬件完成源、目地址源、目地址其他控制信息其他控制信息上层数据上层数据校验字段校验字段l不同的不同的LANLAN，帧格式相似，具体的控制信息有差异，帧格式相似，具体的控制信息有差异l如：以太帧和如：以太帧和802.3802.3帧有长度控制，帧有长度控制，802.5802.5帧有优先帧有优先级等级等l目的地址一般放在帧头的前部，便于
23、接收方快速识目的地址一般放在帧头的前部，便于接收方快速识别别MAC帧的传输帧的传输发送与接收发送与接收 MAC帧的发送帧的发送上层数据上层数据高层高层MAC帧帧MAC层层MAC帧帧同步位物理层物理层编码编码位流通过介质发送位流通过介质发送u MAC MAC帧头中含源、目帧头中含源、目MACMAC地址地址u 目的目的MACMAC地址由上层提供地址由上层提供u 目的目的MACMAC地址可为单播、地址可为单播、u 组播或广播组播或广播u 帧的发送遵照具体帧的发送遵照具体LANLAN的的u 发送规则发送规则MAC帧的传输帧的传输发送与接收发送与接收 MAC MAC帧的接收帧的接收l 什么是无效帧什么是
24、无效帧 收到帧收到帧NoYes有效帧有效帧？NoYes剥去帧头帧尾剥去帧头帧尾数据交上层数据交上层丢丢弃弃？指向本站指向本站目的地址目的地址u 长度不是整数字节数长度不是整数字节数u 长度不在规定范围之内长度不在规定范围之内u 校验出错校验出错 MAC子层提供的服务子层提供的服务l只提供无连接服务只提供无连接服务l只负责将只负责将MAC帧尽可能快的传到信道帧尽可能快的传到信道l只简单的丢弃无效帧，无差错恢复功能只简单的丢弃无效帧，无差错恢复功能l帧格式中不含序号，丢失帧帧格式中不含序号，丢失帧MAC子层不子层不知道知道l(丢帧原因：信道碰撞未检测到，信道不丢帧原因：信道碰撞未检测到，信道不好好)l不保证可靠的服务，可靠性由上层保证不保证可靠的服务，可靠性由上层保证思考题思考题n1、LLC子层的地址是什么？有何含义？子层的地址是什么？有何含义？n2、如何理解、如何理解MAC地址？地址？n3、如果直接由、如果直接由MAC向高层提供服务向高层提供服务LLC为空层），理论上可向多少个上层为空层），理论上可向多少个上层用户提供服务？（这里假设采用全局用户提供服务？（这里假设采用全局MAC地址）地址）
