01-第一章第6讲+LAN协议体系结构

1第一章第6讲LAN协议体系结构LAN协议参考模型LLC子层MAC子层PHY物理层2LAN协议参考模型即IEEE802参考模型制定参考模型的机构：IEEE802委员会模型的主要内容IEEE802.1（适用于所有的LAN）LAN的综述、寻址，管理与控制IEEE802.2（适用于所有的LAN）逻辑链路控制IEEE802.3、IEEE802.4、IEEE802.5、（不同的LAN）介质规范、物理接口、访问方法3IEEE802模型与OSI模型的比较LLC子层MAC子层物理层介质高层IEEE802标准的范围LSAP应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层介质OSI参考模型IEEE802参考模型高层（3层及以上层）独立于网络的物理结构4LAN中数据链路层分层的原因逻辑上要求的对共享介质的访问控制并没有在OSI模型中的数据链路层实现。LAN通信已经很复杂，必须分解为更小的模块不可能用单一技术来满足所有需求，应是多种媒体多种拓扑结构不同访问方式5LAN协议体系LLC：LogicalLinkControl逻辑链路控制MAC：MediaAccessControl媒体访问控制802.3802.4802.5802.2…802.1物理层数据链路层PHYMACLLCOSI层次LAN层次所有的LAN都具有相同的LLC子层（与媒体无关）和不同的MAC子层和物理层（与媒体相关）不同的MAC和物理层构成了不同的LAN6LAN协议信息与数据封装LSAPXLLCMACPHYLLCLLCMACPHYLLCX站点A站点BDATADATADATALLC头DATAMAC尾MAC头LLCPDUMAC帧LLC头DATA7头部信息LLC头部LLC协议信息含源、目LLC地址（SAP）及其它控制信息MAC头部MAC协议信息含源、目MAC地址及其它控制信息MAC尾部MAC帧的校验字段用于对MAC帧检错头部在分层协议中必不可少源、目地址指明谁与谁通信其他控制信息指明如何实现通信8LAN协议体系实际应用模式MACPHYLLCIEEE802标准模式采用完整的LAN层次和LLCPDU向上层多种协议（IP、IPX、X.25）提供服务访问点可向上层提供CO和CL两种服务MACPHYInternet模式无LLC子层（或为空层）直接利用MAC帧封装上层数据只考虑向上层提供无连接的服务上层利用LLC封装数据9LAN协议体系实际应用模式MACPHYLLCIPIPXEthernet一般采用MAC帧直接封装IP10LLC子层LAN的LLC子层具有OSI数据链路层的功能LLC子层协议的作用范围：两个站点间链路级PDU的传输由于LAN结构的特点，LLC子层具有如下特殊性：其PDU的传输是端到端的支持链路的多路访问、介质共享支持组播和广播（同时向多个或全部站点发送信息）11LLC子层的功能屏蔽各种LANMAC子层的差异，向用户提供统一的访问LAN的接口（提供多个LSAP，支持多种上层协议）向LAN的上层提供端到端的服务（站点——站点）向上层提供连接的服务（CO）和无连接的服务（CL）差错控制、流量控制、链路管理LLCMACPHYLLCMACPHYLANLLCLLCLSAP12LLC子层提供的服务三种服务方式无确认无连接的服务连接式服务有确认无连接的服务13连接式服务通信必须经历三个过程：建立连接（2个LSAP间的逻辑链路连接）传输数据拆除连接向上层提供一种可靠的服务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只能支持单播，不支持组播、广播可靠但效率低，不适应频繁更换通信对象适合站点之间大流量的可靠的数据传输14无确认无连接的服务有数据就发，通信前后无需建链和拆链向上层提供一种不可靠的服务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支持单播、组播和广播适应快速更换通信对象在信道误码率低的环境下通信效率高15有确认无连接的服务有数据就发，通信前后无需建链和拆链，但需要对每个PDU进行确认向上层提供一种可靠的服务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支持单播、组播和广播能快速更换通信对象适合于频繁更换通信对象、可靠的数据传输16LLC协议标准中定义了三种协议类型（操作类型）类型1，支持无确认无连接的服务类型2，支持连接的服务类型3，支持有确认无连接的服务17LLC协议数据单元——LLCPDU类似于HDLC（HighLevelDataLinkControl）PDU格式目的地址控制字段上层数据DSAPSSAP源地址8bits8bits8or16bits可变长度127个组DSAP127个单DSAP单播/组播标识位0：单DSAP1：组DSAP指示/响应标识位0：指示1：响应I/GDSAP值C/RSSAP值1bit1bit7bits7bitsI帧S帧U帧18LLC的地址——LSAPLSAP就是LLC地址（逻辑地址，与上层之间的接口）每个SAP标识一个服务用户（最多提供254个SAP）每个上层实体通过SAP请求LLC实体为其提供服务LSAP为0，表示LLC为空层，上层直接访问MACLLCIPIPXLLC管理MACLSAP19LLCPDU类型LLCPDU的控制字段将PDU分为三种类型信息帧(I，Information)用于传送上层数据监控帧(S，Supervisory)用于差错控制和流量控制无编号帧(U，Unnumbered)用于交换控制信息或无连接服务时传送上层数据20服务类型与PDU类型的关系无确认无连接服务：只使用U帧传送上层数据连接的服务：使用I、S、U三种PDU有确认无连接的服务：只使用U（PDU），但需要对每个PDU确认U（PDU）：建链、拆链，信息报告等I（PDU）：传送上层数据S（PDU）：传送确认信息及流控信息21LLC小结LLC主要是向上层提供统一的LAN的接口，不同的LAN具有相同的LLC子层LLC向上层提供多个服务访问点SAP（最多254个）LLC—SAP即LLC地址，每个SAP标识一个上层进程LLC提供三种服务方式，每种方式对应一种操作模式LLCPDU有三种类型：I、S、U；不同的服务方式使用的PDU类型不同22MAC子层MAC子层讨论的问题有哪些主要功能？如何完成功能（由谁？怎样？）地址与寻址方式如何？如何发送、接收数据？提供何种服务？服务质量如何？23MAC子层的功能MAC子层的主要功能编址、成帧、帧的传输介质访问控制向上层提供无连接的服务MAC子层的功能基本上由网卡（NIC）完成网卡硬件与主机独立独立对MAC帧进行处理，不占主机的时间和空间介质访问管理完成物理层的功能：编/解码，同步等24MAC地址MAC地址是LAN站点的物理地址（硬件地址、网卡地址）标识一个站点到LAN的物理接口，唯一识别LAN中的站点在一个LAN中MAC地址唯一，只在一个物理网中有效地址分类：全局地址和局部地址；广播、组播和单播地址地址长度：16位、48位两种（通常采用48位）地址表示方法（以48位为例）：十六进制分隔法即6对十六进制数，中间用短线隔开。例：00-60-08-BD-7C-1E25全局MAC地址（固定地址）全局MAC地址固化在网卡硬件上全局MAC地址全世界唯一更换网卡，计算机的硬件地址随之改变好处：网上的新老设备不会发生地址冲突坏处：地址不连续，管理不便IEEE向全世界网卡生产厂分配厂商代号（OUI——origanizationallyuniqueidentifiler),占前3字节,保证网卡地址全球唯一例：3Com公司OUI：00-60-80Intel公司OUI：00-90-2726本地MAC地址（手工地址）本地MAC地址由人工配置，可根据需要更改一般只在本地网络中使用在本地网中唯一可按一定规律配置如：楼号—楼层号—办公室—……等编址好处便于管理和维护主机更换网卡可不改变硬件地址（设置）坏处加重管理员的负担，必须人工配置网卡坏了，换新卡时必须重新配置27单播、组播和广播地址单播地址（Uncast)表示一个站的唯一地址组播地址（mulitcast)表示一组站的地址广播地址(boardcast)LAN所有站的地址(48位全1）FF-FF-FF-FF-FF-FF28地址类别标识位全球为0本地为1单播为0组播为1高6位701全球为0本地为1单播为0组播为1低6位760IEEE802.5(TokinRing)MAC地址的第1字节地址的发送顺序：先高字节，后低字节字节中，先低位后高位先高字节，后低字节字节中，先高位后低位IEEE802.3和EthernetMAC地址的第1字节地址的发送顺序：29网卡能识别的地址网卡能接收何种帧取决于它能识别何种地址一般能识别单播地址和广播地址如果要能接收组播帧，必须对网卡进行配置应用程序请求添加组地址—2驱动程序添加组地址—2网卡组地址—2单播地址、广播地址，组地址—1组地址可加可删工作地址30MAC帧的通用格式同步位DATA帧头帧尾帧同步帧定位硬件完成源、目地址其他控制信息上层数据校验字段不同的LAN，帧格式相似，具体的控制信息有差异如：以太帧和802.3帧有长度控制，802.5帧有优先级等目的地址一般放在帧头的前部，便于接收方快速识别31MAC帧的传输——发送与接收MAC帧的发送上层数据高层MAC帧MAC层MAC帧同步位物理层编码位流通过介质发送MAC帧头中含源、目MAC地址目的MAC地址由上层提供目的MAC地址可为单播、组播或广播帧的发送遵照具体LAN的发送规则32MAC帧的传输——发送与接收MAC帧的接收什么是无效帧收到帧NoYes有效帧？NoYes剥去帧头帧尾数据交上层丢弃？指向本站目的地址长度不是整数字节数长度不在规定范围之内校验出错33MAC子层提供的服务只提供无连接服务只负责将MAC帧尽可能快的传到信道只简单的丢弃无效帧，无差错恢复功能帧格式中不含序号，丢失帧MAC子层不知道(丢帧原因：信道碰撞未检测到，信道不好)不保证可靠的服务，可靠性由上层保证34思考题1、LLC子层的地址是什么？有何含义？2、如何理解MAC地址？3、如果直接由MAC向高层提供服务（LLC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MAC地址）