《LAN协议体系结构》PPT课件.ppt

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,2,LAN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,3,IEEE802模型与OSI模型的比较,IEEE802标准的范围,LSAP,IEEE802参考模型,高层（3层及以上层）独立于网络的物理结构,4,LAN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,5,LAN协议体系,LLC：LogicalLinkControl逻辑链路控制MAC：MediaAccessControl媒体访问控制,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LAN,6,LAN协议信息与数据封装,DATA,LLC头,DATA,MAC尾,MAC头,LLCPDU,MAC帧,7,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,8,LAN协议体系实际应用模式,IEEE802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,Internet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,9,LAN协议体系实际应用模式,Ethernet一般采用MAC帧直接封装IP,10,LLC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）,11,LLC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,LSAP,12,LLC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,16,LLC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,17,LLC协议数据单元LLCPDU,类似于HDLC（HighLevelDataLinkControl）PDU格式,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帧,S帧,U帧,18,LLC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MAC,LSAP,19,LLCPDU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,21,LLC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）LLCSAP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,22,MAC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？,23,MAC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,24,MAC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-1E,25,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（OUIoriganizationallyuniqueidentifiler),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：00-90-27,26,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-FF,28,地址类别标识位,IEEE802.5(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,组地址可加可删,工作地址,30,MAC帧的通用格式,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,31,MAC帧的传输发送与接收,MAC帧的发送,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,32,MAC帧的传输发送与接收,MAC帧的接收,什么是无效帧,收到帧,No,Yes,No,Yes,剥去帧头帧尾数据交上层,丢弃,长度不是整数字节数,长度不在规定范围之内,校验出错,33,MAC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）,