電子科大局域網(wǎng)與城域網(wǎng)第3章局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)課件

電子科大局域網(wǎng)與城域網(wǎng)第3章局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)2022/12/16電子科大局域網(wǎng)與城域網(wǎng)第3章局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)電子科大局域網(wǎng)與城域網(wǎng)第3章局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)2022/12/13.1協(xié)議參考模型3.1.1概述3.1.2IEEE802參考模型3.1.3IEEE802實現(xiàn)模型3.1.4IEEE802協(xié)議族電子科大局域網(wǎng)與城域網(wǎng)第3章局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)3.1協(xié)議參考模型3.1.1概述電子科大局域網(wǎng)與城域網(wǎng)第23.1.1概述協(xié)議參考模型OSI參考模型：一個抽象的概念和基礎(chǔ)框架TCP/IP參考模型：以N層為中心的實現(xiàn)模型802網(wǎng)絡(luò)參考模型：LAN/MAN的參考模型802網(wǎng)絡(luò)參考模型DL層：分成LLC/MAC子層目的是適應(yīng)介質(zhì)訪問技術(shù)的復(fù)雜性Ph層：可以分成PMI/PMD子層以便在各種傳輸介質(zhì)上構(gòu)造高性能網(wǎng)絡(luò)電子科大局域網(wǎng)與城域網(wǎng)第3章局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)3.1.1概述協(xié)議參考模型電子科大局域網(wǎng)與城域網(wǎng)第3章局域33.1.2IEEE802參考模型IEEE802RMforES摘自：Fig.1IEEEstd802-2001LLC：LogicalLinkControl邏輯鏈路控制（子層）MAC：MediumAccessControl介質(zhì)訪問控制（子層）LSAP：LinkServiceAccessPoint鏈路服務(wù)訪問點MSAP：MACServiceAccessPointMAC服務(wù)訪問點PhSAP：PhysicalServiceAccessPoint物理服務(wù)訪問點ApplicationPresentationSessionTransportNetworkDataLinkPhysicalMediumMediumPhysicalPhysicalMACLLCMACLLCScopeofIEEE802StandardsUpperLayerProtocolsUpperLayerProtocolsMSAPLSAPPhSAP電子科大局域網(wǎng)與城域網(wǎng)第3章局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)3.1.2IEEE802參考模型IEEE802RM43.1.2IEEE802參考模型-說明802網(wǎng)絡(luò)參考模型由IEEE802委員會制定義802網(wǎng)絡(luò)的層次結(jié)構(gòu)和協(xié)議體系802網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議層次與OSI/BRM的對應(yīng)低二層：DL、PhDL層分為：LLC/MAC兩個子層向高層提供服務(wù)：通過LSAPPh層越來越復(fù)雜，近年來也開始劃分子層大致分為：PMI/PMD子層注意:802的標(biāo)準(zhǔn)包括了對介質(zhì)的規(guī)范電子科大局域網(wǎng)與城域網(wǎng)第3章局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)3.1.2IEEE802參考模型-說明802網(wǎng)絡(luò)參考模型53.1.3IEEE802實現(xiàn)模型802實現(xiàn)模型特別加強了物理層的結(jié)構(gòu)DLPHY高層MIIMDImediumLLCMACPMIPMDLLC：邏輯鏈路控制子層MAC：介質(zhì)訪問控制子層PMI：物理介質(zhì)無關(guān)子層

PhysicalMediumIndependentsublayerPMD：物理介質(zhì)相關(guān)子層PhysicalMediumDependentsublayerMII：介質(zhì)無關(guān)接口MediumIndependentInterfaceMDI：介質(zhì)相關(guān)接口MediumDependentInterface電子科大局域網(wǎng)與城域網(wǎng)第3章局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)3.1.3IEEE802實現(xiàn)模型802實現(xiàn)模型DLPHY63.1.4IEEE802標(biāo)準(zhǔn)族IEEE802標(biāo)準(zhǔn)族成員及其相互關(guān)系摘自：IEEEstd802.1Q-2003電子科大局域網(wǎng)與城域網(wǎng)第3章局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)3.1.4IEEE802標(biāo)準(zhǔn)族IEEE802標(biāo)準(zhǔn)族成員7IEEE802.1:綜述、編址、橋接、管理、……IEEE802.2:屏蔽不同類型的LAN，向上提供一致的服務(wù)IEEE802.3/11/15/16/17，……定義不同類型的LAN/MAN內(nèi)容包括：MAC協(xié)議、物理接口、介質(zhì)需求所有的LAN具有相同的LLC子層及不同的MAC子層和物理層不同的MAC和物理層構(gòu)成了不同的LAN3.1.4IEEE802標(biāo)準(zhǔn)族-簡圖802.3……802.2802.11物理層數(shù)據(jù)鏈路層PHYMACLLCOSI層次LAN層次802.17…802.1電子科大局域網(wǎng)與城域網(wǎng)第3章局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)IEEE802.1:綜述、編址、橋接、管理、……3.183.2LLC層3.2.1LLC概述3.2.2LLC服務(wù)3.2.3LLCPDU3.2.4LLC地址3.2.5LLC協(xié)議應(yīng)用模式電子科大局域網(wǎng)與城域網(wǎng)第3章局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)3.2LLC層3.2.1LLC概述電子科大局域網(wǎng)與城域網(wǎng)93.2.1LLC概述LLC協(xié)議：源于HDLC標(biāo)準(zhǔn)LLC提供DL層的功能兩個站點間DL_PDU的傳送支持共享介質(zhì)上的多路訪問組播/廣播功能LLC：當(dāng)年位于中心位置向下支持多種MAC協(xié)議向上層提供統(tǒng)一接口：LSAP當(dāng)前的演變、正在退出實用電子科大局域網(wǎng)與城域網(wǎng)第3章局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)3.2.1LLC概述LLC協(xié)議：源于HDLC標(biāo)準(zhǔn)電子科大局103.2.2LLC服務(wù)LLC提供的基本服務(wù)無確認(rèn)無連接服務(wù)Unacknowledgedconnectionless-modeservices連接式服務(wù)Connection-modeservices有確認(rèn)無連接式服務(wù)Acknowledgedconnectionless-modeservices電子科大局域網(wǎng)與城域網(wǎng)第3章局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)3.2.2LLC服務(wù)LLC提供的基本服務(wù)電子科大局域網(wǎng)與城113.2.3PDU與數(shù)據(jù)封裝LSAPXLLCMACPHYLLCLLCMACPHYLLCX站點A站點BDATADATADATALLC頭DATAMAC尾MAC頭LLCPDUMAC幀LLC頭DATAPDU：逐層加封PCI（包括地址等）電子科大局域網(wǎng)與城域網(wǎng)第3章局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)3.2.3PDU與數(shù)據(jù)封裝LSAPXLLCMACPHYLL12LLC頭部：LLC協(xié)議信息含源/宿LLC地址（DA/SA）及其他控制信息MAC頭部：MAC協(xié)議信息含源/宿MAC地址及其他控制信息MAC尾部：FCS，用于對MAC幀檢錯一般而言，協(xié)議頭部在各層協(xié)議中是必要的

源、宿地址指明誰與誰通信其他控制信息指明如何實現(xiàn)通信3.2.3LAN協(xié)議頭部信息電子科大局域網(wǎng)與城域網(wǎng)第3章局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)LLC頭部：LLC協(xié)議信息3.2.3LAN協(xié)議頭部信息電子13IPIPX...3.2.4LLC地址LLC地址是LLC的LSAP地址的簡稱LLC地址標(biāo)識一個LLC用戶LLC用戶通常是網(wǎng)絡(luò)層的一個實體網(wǎng)絡(luò)層有多個用戶：通常是多種網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議LLC/SAPLLC支持多重SAP每一個SAP都有自己的LLC地址LLCMACPHYLLCLSAP電子科大局域網(wǎng)與城域網(wǎng)第3章局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)IPIPX...3.2.4LLC地址LLCMACPHY143.3MAC層3.3.1背景3.3.2MAC層的功能3.3.3介質(zhì)訪問控制技術(shù)3.3.4MAC幀結(jié)構(gòu)3.3.5MAC地址3.3.6MAC服務(wù)3.3.7MAC幀發(fā)送與接收電子科大局域網(wǎng)與城域網(wǎng)第3章局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)3.3MAC層3.3.1背景電子科大局域網(wǎng)與城域網(wǎng)第3章153.3.1背景早期：局域網(wǎng)大都使用共享信道必須提供對傳輸介質(zhì)進(jìn)行訪問控制的機(jī)制，這就是MAC協(xié)議目前：高性能局域網(wǎng)正在使用獨享信道不需要介質(zhì)訪問控制協(xié)議在高性能局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)中，介質(zhì)訪問控制協(xié)議名存實亡以太網(wǎng)的CSMA/CD在點對點鏈路中并不使用萬兆位以太網(wǎng)已經(jīng)不支持共享信道MAC協(xié)議仍然是重要的研究課題在新的接入網(wǎng)技術(shù)中使用是學(xué)術(shù)論文的重要題材電子科大局域網(wǎng)與城域網(wǎng)第3章局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)3.3.1背景早期：局域網(wǎng)大都使用共享信道電子科大局域網(wǎng)與163.3.2MAC層功能編址成幀幀發(fā)送與接收幀過濾介質(zhì)訪問控制向上層提供無連接的服務(wù)MAC的功能基本上由網(wǎng)卡（NIC）來完成

網(wǎng)卡硬件與主機(jī)獨立，有CPU、ROM、RAM等獨立對MAC幀進(jìn)行處理，不占主機(jī)的時間和空間介質(zhì)訪問管理

完成物理層的功能：編/解碼，同步等電子科大局域網(wǎng)與城域網(wǎng)第3章局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)3.3.2MAC層功能編址電子科大局域網(wǎng)與城域網(wǎng)第3章局域173.3.3介質(zhì)訪問控制技術(shù)共享信道環(huán)境一定需要信道訪問控制信道訪問控制面臨的問題Where：在哪里控制？集中式控制與分布式控制目前多使用分布式仲裁機(jī)制How：如何控制？靜態(tài)分配與動態(tài)分配典型的控制機(jī)制輪轉(zhuǎn)、預(yù)約、爭用電子科大局域網(wǎng)與城域網(wǎng)第3章局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)3.3.3介質(zhì)訪問控制技術(shù)共享信道環(huán)境一定需要信道訪問控制183.3.3.1典型MAC技術(shù)－輪轉(zhuǎn)時間片輪轉(zhuǎn)，各站點輪流得到傳輸時間片使用時間片長度可能受限仲裁：集中、分布皆可優(yōu)點適用于各站點普遍需要發(fā)送數(shù)據(jù)重載性能好典型實例集中式：輪詢分布式：令牌環(huán)電子科大局域網(wǎng)與城域網(wǎng)第3章局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)3.3.3.1典型MAC技術(shù)－輪轉(zhuǎn)時間片輪轉(zhuǎn)，各站點輪流得193.3.3.2典型MAC技術(shù)－預(yù)約預(yù)約技術(shù)的基本特點各站點預(yù)約成功后方可傳輸數(shù)據(jù)仲裁：集中、分布皆可優(yōu)點適應(yīng)長時延信道：提前預(yù)約典型實例預(yù)約ALOHA：用于衛(wèi)星信道電子科大局域網(wǎng)與城域網(wǎng)第3章局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)3.3.3.2典型MAC技術(shù)－預(yù)約預(yù)約技術(shù)的基本特點電子科203.3.3.3典型MAC技術(shù)－爭用爭用技術(shù)基本特點各站點競爭成功立即使用仲裁：通常是分布式仲裁優(yōu)點輕載網(wǎng)絡(luò)時延短典型實例是局域網(wǎng)最常用的MAC機(jī)制CSMA系列電子科大局域網(wǎng)與城域網(wǎng)第3章局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)3.3.3.3典型MAC技術(shù)－爭用爭用技術(shù)基本特點電子科大213.3.4MAC幀結(jié)構(gòu)MAC幀通用格式不同的LAN具有相似幀格式，控制信息有差異如：以太幀有長度控制，802.5幀有優(yōu)先級等同步位DATA幀頭用于幀同步、幀定位，硬件完成（物理層）源、目地址及其他控制信息上層數(shù)據(jù)幀尾校驗字段電子科大局域網(wǎng)與城域網(wǎng)第3章局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)3.3.4MAC幀結(jié)構(gòu)MAC幀通用格式同步位D223.3.5MAC地址3.3.5.1MAC地址概述3.3.5.2全局地址、局部地址3.3.5.3單播、組播、廣播地址3.3.5.4MAC地址表示法電子科大局域網(wǎng)與城域網(wǎng)第3章局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)3.3.5MAC地址3.3.5.1MAC地址概述電子科大233.3.5.1MAC地址概述LAN的MAC地址在LAN站點間識別的唯一標(biāo)識LAN站點的相互通信的物理地址在一個LAN中地址唯一地址長度：通常采用48位地址標(biāo)準(zhǔn)定義了16位、48位兩種地址地址分類按管理策略分類：全局地址和局部地址全局地址：網(wǎng)卡的硬件地址，全世界唯一局部地址：人為設(shè)置的地址，一個局域網(wǎng)內(nèi)唯一按通信對象分類：廣播、組播和單播地址MAC地址可以使用全局地址，也可使用局部地址電子科大局域網(wǎng)與城域網(wǎng)第3章局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)3.3.5.1MAC地址概述LAN的MAC地址電子科大局域243.3.5.2（1）全局MAC地址

全局地址固化在網(wǎng)卡硬件上全局地址全世界唯一IEEE向全世界網(wǎng)卡生產(chǎn)廠分配廠商代號OUI（organizationalUniqueIdentifier),占前3字節(jié),保證網(wǎng)卡地址全球唯一例：3Com公司OUI：00-60-80Intel公司OUI：00-90-27等等如使用全局地址，更換網(wǎng)卡則站點MAC地址隨之改變好處：網(wǎng)上的新老設(shè)備不會發(fā)生地址沖突不利之處：地址不連續(xù)，管理不便電子科大局域網(wǎng)與城域網(wǎng)第3章局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)3.3.5.2（1）全局MAC地址全局地址固化在網(wǎng)卡硬253.3.5.2（2）局部MAC地址（本地地址）本地地址由人工配置，可以根據(jù)需要更改一般只在本地網(wǎng)絡(luò)中使用本地地址本地網(wǎng)中唯一可按一定規(guī)律配置本地地址如：樓號—樓層號—辦公室—……等編址好處：主機(jī)更換網(wǎng)卡可不改變MAC地址（設(shè)置）不利之處：加重管理員的負(fù)擔(dān)，必須人工配置網(wǎng)卡壞了換新卡時必須重新配置特別提醒若不手動設(shè)置MAC地址，則站點的MAC地址為網(wǎng)卡的固化地址如手動設(shè)置了MAC地址，則站點的MAC地址為手動設(shè)置的地址電子科大局域網(wǎng)與城域網(wǎng)第3章局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)3.3.5.2（2）局部MAC地址（本地地址）本地地址由人工263.3.5.2單播、組播、廣播地址單播地址（Uncast)表示一個站的唯一地址組播地址（mulitcast)表示一組站的地址廣播地址(boardcast)LAN所有站的地址48位全1FF-FF-FF-FF-FF-FF注：網(wǎng)卡能識別的地址：一般能識別單播地址和廣播地址要接收組播幀，必須對網(wǎng)卡進(jìn)行配置電子科大局域網(wǎng)與城域網(wǎng)第3章局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)3.3.5.2單播、組播、廣播地址單播地址（Uncast)273.3.5.2單播、組播、廣播地址假設(shè)A、B、C、D四站屬于同一個沖突域（共享域），請問下列各種情況下，MAC幀的目的地址可能是何種地址？（假設(shè)MAC幀到達(dá)各站都是無錯的）A、B將數(shù)據(jù)上交高層，其他站丟棄。A將數(shù)據(jù)上交高層，其他站丟棄。A、B、C、D各站都將數(shù)據(jù)上交高層。A、B、C、D各站都丟棄。電子科大局域網(wǎng)與城域網(wǎng)第3章局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)3.3.5.2單播、組播、廣播地址假設(shè)A、B、C、D四站屬283.3.5.3MAC地址表示法802標(biāo)準(zhǔn)中的傳送順序高八位組先傳、低八位組后傳每八位組中，低位先傳、高bit位后傳MAC地址示例(以下是線路是發(fā)送的順序）001101010111101100010010000000000000000000000001Hexdecimalrepresentation（IETF）

十六進(jìn)制表示法：AC-DE-48-00-00-80（機(jī)內(nèi)存儲順序）Bit-reversedrepresentation（IEEE）

比特反轉(zhuǎn)表示法：35:7B:12:00:00:01（線路發(fā)送順序）八位組八位組 八位組高到低順序b7b0低到高位電子科大局域網(wǎng)與城域網(wǎng)第3章局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)3.3.5.3MAC地址表示法802標(biāo)準(zhǔn)中的傳送順序H293.3.6MAC服務(wù)數(shù)據(jù)發(fā)送請求MA-UNITDATArequest數(shù)據(jù)到達(dá)指示MA-UNITDATAindication發(fā)送狀態(tài)指示MA-UNITDATA-STATUSindication向上層提供前一數(shù)據(jù)發(fā)送請求的狀態(tài)信息僅具有本端含義例如，CSMA/CD網(wǎng)絡(luò)中的“沖突過多”狀態(tài)電子科大局域網(wǎng)與城域網(wǎng)第3章局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)3.3.6MAC服務(wù)數(shù)據(jù)發(fā)送請求電子科大局域網(wǎng)與城域網(wǎng)第303.3.6MAC子層提供的服務(wù)質(zhì)量

無連接，盡力而為

只負(fù)責(zé)將MAC幀盡可能快的傳到信道只簡單的丟棄無效幀，無差錯恢復(fù)功能幀中不含序號，丟失幀MAC子層不知道不保證可靠的服務(wù)，可靠性由上層保證電子科大局域網(wǎng)與城域網(wǎng)第3章局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)3.3.6MAC子層提供的服務(wù)質(zhì)量

無連接，盡力而為電313.3.7MAC幀發(fā)送與接收（網(wǎng)卡完成）工作站對幀發(fā)送MAC幀頭中含源、目MAC地址目的MAC地址由上層提供目的MAC地址可為單播、組播或廣播上層數(shù)據(jù)高層MAC幀MAC層MAC幀同步位物理層編碼位流通過介質(zhì)發(fā)送電子科大局域網(wǎng)與城域網(wǎng)第3章局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)3.3.7MAC幀發(fā)送與接收（網(wǎng)卡完成）工作站對幀發(fā)送上323.3.7MAC幀發(fā)送與接收（網(wǎng)卡完成）工作站對幀接收收到幀NoYes有效幀？NoYes剝?nèi)^幀尾數(shù)據(jù)交上層丟棄？指向本站目的地址丟棄無效幀什么是無效幀？四種可接收情況

單播、廣播，地址相符的組播

單播、廣播

單播、廣播、所有組播所有幀（監(jiān)控用）長度不是整字節(jié)數(shù)

長度不在規(guī)定范圍之內(nèi)校驗出錯電子科大局域網(wǎng)與城域網(wǎng)第3章局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)3.3.7MAC幀發(fā)送與接收（網(wǎng)卡完成）工作站對幀接收333.4LLC層的變遷LLC設(shè)立的初衷LLC位于LAN參考模型的中心位置向上提供一致的服務(wù)供多個N層協(xié)議使用向下使用多種LAN（MAC）提供的服務(wù)近年來發(fā)生了重大變化N層：IP協(xié)議幾乎成了唯一MAC層：以太網(wǎng)正在占絕對優(yōu)勢LLC還是必要的？不再是必要的LLC正在退出實用（不再使用）！當(dāng)前的趨勢MAC(Ethernet)直接承載IP！LLC？IPIPXDecnetSNAOSI802.3802.4802.5FDDIATMIP802.3電子科大局域網(wǎng)與城域網(wǎng)第3章局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)3.4LLC層的變遷LLC設(shè)立的初衷LLC？IPIPXDe343.4LLC層的變遷802網(wǎng)絡(luò)的兩種應(yīng)用模式MACPHYLLCIPIPXEthernet采用MAC幀直接封裝IP電子科大局域網(wǎng)與城域網(wǎng)第3章局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)3.4LLC層的變遷802網(wǎng)絡(luò)的兩種應(yīng)用模式MACPH353.4LLC層的變遷802.3-1985模式使用LLC/PDU和MAC幀上層數(shù)據(jù)封裝在LLC/PDU中可提供CO和CL等三種服務(wù)可向多種高層協(xié)議提供服務(wù)IP、IPX、……802.3-2002模式跳過LLC子層直接在MAC幀封裝高層數(shù)據(jù)在TYPE段中表示高層數(shù)據(jù)類型只提供CO服務(wù)MACPHYLLC高層MACPHY高層電子科大局域網(wǎng)與城域網(wǎng)第3章局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)3.4LLC層的變遷802.3-1985模式MACPHY363.5參考文獻(xiàn)IEEE802-2001OverviewandArchitectureIEEE802.2-1998LogicalLinkControlISO7498-1/1994OSIReferenceModel-TheBasicModel電子科大局域網(wǎng)與城域網(wǎng)第3章局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)3.5參考文獻(xiàn)IEEE802-2001電子科大局域網(wǎng)與城37本章思考題解釋LLCSAP的含義。說明當(dāng)今LAN中LLC層退出中心位置的主要原因。說明MAC地址在LAN中的作用？說明MAC地址與網(wǎng)卡硬件地址的關(guān)系。電子科大局域網(wǎng)與城域網(wǎng)第3章局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)本章思考題解釋LLCSAP的含義。電子科大局域網(wǎng)與城域網(wǎng)第38演講完畢，謝謝聽講!再見，seeyouagain3rew2022/12/16電子科大局域網(wǎng)與城域網(wǎng)第3章局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)演講完畢，謝謝聽講!再見，seeyouagain3rew39電子科大局域網(wǎng)與城域網(wǎng)第3章局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)2022/12/16電子科大局域網(wǎng)與城域網(wǎng)第3章局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)電子科大局域網(wǎng)與城域網(wǎng)第3章局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)2022/12/403.1協(xié)議參考模型3.1.1概述3.1.2IEEE802參考模型3.1.3IEEE802實現(xiàn)模型3.1.4IEEE802協(xié)議族電子科大局域網(wǎng)與城域網(wǎng)第3章局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)3.1協(xié)議參考模型3.1.1概述電子科大局域網(wǎng)與城域網(wǎng)第413.1.1概述協(xié)議參考模型OSI參考模型：一個抽象的概念和基礎(chǔ)框架TCP/IP參考模型：以N層為中心的實現(xiàn)模型802網(wǎng)絡(luò)參考模型：LAN/MAN的參考模型802網(wǎng)絡(luò)參考模型DL層：分成LLC/MAC子層目的是適應(yīng)介質(zhì)訪問技術(shù)的復(fù)雜性Ph層：可以分成PMI/PMD子層以便在各種傳輸介質(zhì)上構(gòu)造高性能網(wǎng)絡(luò)電子科大局域網(wǎng)與城域網(wǎng)第3章局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)3.1.1概述協(xié)議參考模型電子科大局域網(wǎng)與城域網(wǎng)第3章局域423.1.2IEEE802參考模型IEEE802RMforES摘自：Fig.1IEEEstd802-2001LLC：LogicalLinkControl邏輯鏈路控制（子層）MAC：MediumAccessControl介質(zhì)訪問控制（子層）LSAP：LinkServiceAccessPoint鏈路服務(wù)訪問點MSAP：MACServiceAccessPointMAC服務(wù)訪問點PhSAP：PhysicalServiceAccessPoint物理服務(wù)訪問點ApplicationPresentationSessionTransportNetworkDataLinkPhysicalMediumMediumPhysicalPhysicalMACLLCMACLLCScopeofIEEE802StandardsUpperLayerProtocolsUpperLayerProtocolsMSAPLSAPPhSAP電子科大局域網(wǎng)與城域網(wǎng)第3章局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)3.1.2IEEE802參考模型IEEE802RM433.1.2IEEE802參考模型-說明802網(wǎng)絡(luò)參考模型由IEEE802委員會制定義802網(wǎng)絡(luò)的層次結(jié)構(gòu)和協(xié)議體系802網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議層次與OSI/BRM的對應(yīng)低二層：DL、PhDL層分為：LLC/MAC兩個子層向高層提供服務(wù)：通過LSAPPh層越來越復(fù)雜，近年來也開始劃分子層大致分為：PMI/PMD子層注意:802的標(biāo)準(zhǔn)包括了對介質(zhì)的規(guī)范電子科大局域網(wǎng)與城域網(wǎng)第3章局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)3.1.2IEEE802參考模型-說明802網(wǎng)絡(luò)參考模型443.1.3IEEE802實現(xiàn)模型802實現(xiàn)模型特別加強了物理層的結(jié)構(gòu)DLPHY高層MIIMDImediumLLCMACPMIPMDLLC：邏輯鏈路控制子層MAC：介質(zhì)訪問控制子層PMI：物理介質(zhì)無關(guān)子層

PhysicalMediumIndependentsublayerPMD：物理介質(zhì)相關(guān)子層PhysicalMediumDependentsublayerMII：介質(zhì)無關(guān)接口MediumIndependentInterfaceMDI：介質(zhì)相關(guān)接口MediumDependentInterface電子科大局域網(wǎng)與城域網(wǎng)第3章局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)3.1.3IEEE802實現(xiàn)模型802實現(xiàn)模型DLPHY453.1.4IEEE802標(biāo)準(zhǔn)族IEEE802標(biāo)準(zhǔn)族成員及其相互關(guān)系摘自：IEEEstd802.1Q-2003電子科大局域網(wǎng)與城域網(wǎng)第3章局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)3.1.4IEEE802標(biāo)準(zhǔn)族IEEE802標(biāo)準(zhǔn)族成員46IEEE802.1:綜述、編址、橋接、管理、……IEEE802.2:屏蔽不同類型的LAN，向上提供一致的服務(wù)IEEE802.3/11/15/16/17，……定義不同類型的LAN/MAN內(nèi)容包括：MAC協(xié)議、物理接口、介質(zhì)需求所有的LAN具有相同的LLC子層及不同的MAC子層和物理層不同的MAC和物理層構(gòu)成了不同的LAN3.1.4IEEE802標(biāo)準(zhǔn)族-簡圖802.3……802.2802.11物理層數(shù)據(jù)鏈路層PHYMACLLCOSI層次LAN層次802.17…802.1電子科大局域網(wǎng)與城域網(wǎng)第3章局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)IEEE802.1:綜述、編址、橋接、管理、……3.1473.2LLC層3.2.1LLC概述3.2.2LLC服務(wù)3.2.3LLCPDU3.2.4LLC地址3.2.5LLC協(xié)議應(yīng)用模式電子科大局域網(wǎng)與城域網(wǎng)第3章局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)3.2LLC層3.2.1LLC概述電子科大局域網(wǎng)與城域網(wǎng)483.2.1LLC概述LLC協(xié)議：源于HDLC標(biāo)準(zhǔn)LLC提供DL層的功能兩個站點間DL_PDU的傳送支持共享介質(zhì)上的多路訪問組播/廣播功能LLC：當(dāng)年位于中心位置向下支持多種MAC協(xié)議向上層提供統(tǒng)一接口：LSAP當(dāng)前的演變、正在退出實用電子科大局域網(wǎng)與城域網(wǎng)第3章局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)3.2.1LLC概述LLC協(xié)議：源于HDLC標(biāo)準(zhǔn)電子科大局493.2.2LLC服務(wù)LLC提供的基本服務(wù)無確認(rèn)無連接服務(wù)Unacknowledgedconnectionless-modeservices連接式服務(wù)Connection-modeservices有確認(rèn)無連接式服務(wù)Acknowledgedconnectionless-modeservices電子科大局域網(wǎng)與城域網(wǎng)第3章局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)3.2.2LLC服務(wù)LLC提供的基本服務(wù)電子科大局域網(wǎng)與城503.2.3PDU與數(shù)據(jù)封裝LSAPXLLCMACPHYLLCLLCMACPHYLLCX站點A站點BDATADATADATALLC頭DATAMAC尾MAC頭LLCPDUMAC幀LLC頭DATAPDU：逐層加封PCI（包括地址等）電子科大局域網(wǎng)與城域網(wǎng)第3章局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)3.2.3PDU與數(shù)據(jù)封裝LSAPXLLCMACPHYLL51LLC頭部：LLC協(xié)議信息含源/宿LLC地址（DA/SA）及其他控制信息MAC頭部：MAC協(xié)議信息含源/宿MAC地址及其他控制信息MAC尾部：FCS，用于對MAC幀檢錯一般而言，協(xié)議頭部在各層協(xié)議中是必要的

源、宿地址指明誰與誰通信其他控制信息指明如何實現(xiàn)通信3.2.3LAN協(xié)議頭部信息電子科大局域網(wǎng)與城域網(wǎng)第3章局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)LLC頭部：LLC協(xié)議信息3.2.3LAN協(xié)議頭部信息電子52IPIPX...3.2.4LLC地址LLC地址是LLC的LSAP地址的簡稱LLC地址標(biāo)識一個LLC用戶LLC用戶通常是網(wǎng)絡(luò)層的一個實體網(wǎng)絡(luò)層有多個用戶：通常是多種網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議LLC/SAPLLC支持多重SAP每一個SAP都有自己的LLC地址LLCMACPHYLLCLSAP電子科大局域網(wǎng)與城域網(wǎng)第3章局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)IPIPX...3.2.4LLC地址LLCMACPHY533.3MAC層3.3.1背景3.3.2MAC層的功能3.3.3介質(zhì)訪問控制技術(shù)3.3.4MAC幀結(jié)構(gòu)3.3.5MAC地址3.3.6MAC服務(wù)3.3.7MAC幀發(fā)送與接收電子科大局域網(wǎng)與城域網(wǎng)第3章局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)3.3MAC層3.3.1背景電子科大局域網(wǎng)與城域網(wǎng)第3章543.3.1背景早期：局域網(wǎng)大都使用共享信道必須提供對傳輸介質(zhì)進(jìn)行訪問控制的機(jī)制，這就是MAC協(xié)議目前：高性能局域網(wǎng)正在使用獨享信道不需要介質(zhì)訪問控制協(xié)議在高性能局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)中，介質(zhì)訪問控制協(xié)議名存實亡以太網(wǎng)的CSMA/CD在點對點鏈路中并不使用萬兆位以太網(wǎng)已經(jīng)不支持共享信道MAC協(xié)議仍然是重要的研究課題在新的接入網(wǎng)技術(shù)中使用是學(xué)術(shù)論文的重要題材電子科大局域網(wǎng)與城域網(wǎng)第3章局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)3.3.1背景早期：局域網(wǎng)大都使用共享信道電子科大局域網(wǎng)與553.3.2MAC層功能編址成幀幀發(fā)送與接收幀過濾介質(zhì)訪問控制向上層提供無連接的服務(wù)MAC的功能基本上由網(wǎng)卡（NIC）來完成

網(wǎng)卡硬件與主機(jī)獨立，有CPU、ROM、RAM等獨立對MAC幀進(jìn)行處理，不占主機(jī)的時間和空間介質(zhì)訪問管理

完成物理層的功能：編/解碼，同步等電子科大局域網(wǎng)與城域網(wǎng)第3章局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)3.3.2MAC層功能編址電子科大局域網(wǎng)與城域網(wǎng)第3章局域563.3.3介質(zhì)訪問控制技術(shù)共享信道環(huán)境一定需要信道訪問控制信道訪問控制面臨的問題Where：在哪里控制？集中式控制與分布式控制目前多使用分布式仲裁機(jī)制How：如何控制？靜態(tài)分配與動態(tài)分配典型的控制機(jī)制輪轉(zhuǎn)、預(yù)約、爭用電子科大局域網(wǎng)與城域網(wǎng)第3章局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)3.3.3介質(zhì)訪問控制技術(shù)共享信道環(huán)境一定需要信道訪問控制573.3.3.1典型MAC技術(shù)－輪轉(zhuǎn)時間片輪轉(zhuǎn)，各站點輪流得到傳輸時間片使用時間片長度可能受限仲裁：集中、分布皆可優(yōu)點適用于各站點普遍需要發(fā)送數(shù)據(jù)重載性能好典型實例集中式：輪詢分布式：令牌環(huán)電子科大局域網(wǎng)與城域網(wǎng)第3章局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)3.3.3.1典型MAC技術(shù)－輪轉(zhuǎn)時間片輪轉(zhuǎn)，各站點輪流得583.3.3.2典型MAC技術(shù)－預(yù)約預(yù)約技術(shù)的基本特點各站點預(yù)約成功后方可傳輸數(shù)據(jù)仲裁：集中、分布皆可優(yōu)點適應(yīng)長時延信道：提前預(yù)約典型實例預(yù)約ALOHA：用于衛(wèi)星信道電子科大局域網(wǎng)與城域網(wǎng)第3章局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)3.3.3.2典型MAC技術(shù)－預(yù)約預(yù)約技術(shù)的基本特點電子科593.3.3.3典型MAC技術(shù)－爭用爭用技術(shù)基本特點各站點競爭成功立即使用仲裁：通常是分布式仲裁優(yōu)點輕載網(wǎng)絡(luò)時延短典型實例是局域網(wǎng)最常用的MAC機(jī)制CSMA系列電子科大局域網(wǎng)與城域網(wǎng)第3章局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)3.3.3.3典型MAC技術(shù)－爭用爭用技術(shù)基本特點電子科大603.3.4MAC幀結(jié)構(gòu)MAC幀通用格式不同的LAN具有相似幀格式，控制信息有差異如：以太幀有長度控制，802.5幀有優(yōu)先級等同步位DATA幀頭用于幀同步、幀定位，硬件完成（物理層）源、目地址及其他控制信息上層數(shù)據(jù)幀尾校驗字段電子科大局域網(wǎng)與城域網(wǎng)第3章局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)3.3.4MAC幀結(jié)構(gòu)MAC幀通用格式同步位D613.3.5MAC地址3.3.5.1MAC地址概述3.3.5.2全局地址、局部地址3.3.5.3單播、組播、廣播地址3.3.5.4MAC地址表示法電子科大局域網(wǎng)與城域網(wǎng)第3章局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)3.3.5MAC地址3.3.5.1MAC地址概述電子科大623.3.5.1MAC地址概述LAN的MAC地址在LAN站點間識別的唯一標(biāo)識LAN站點的相互通信的物理地址在一個LAN中地址唯一地址長度：通常采用48位地址標(biāo)準(zhǔn)定義了16位、48位兩種地址地址分類按管理策略分類：全局地址和局部地址全局地址：網(wǎng)卡的硬件地址，全世界唯一局部地址：人為設(shè)置的地址，一個局域網(wǎng)內(nèi)唯一按通信對象分類：廣播、組播和單播地址MAC地址可以使用全局地址，也可使用局部地址電子科大局域網(wǎng)與城域網(wǎng)第3章局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)3.3.5.1MAC地址概述LAN的MAC地址電子科大局域633.3.5.2（1）全局MAC地址

全局地址固化在網(wǎng)卡硬件上全局地址全世界唯一IEEE向全世界網(wǎng)卡生產(chǎn)廠分配廠商代號OUI（organizationalUniqueIdentifier),占前3字節(jié),保證網(wǎng)卡地址全球唯一例：3Com公司OUI：00-60-80Intel公司OUI：00-90-27等等如使用全局地址，更換網(wǎng)卡則站點MAC地址隨之改變好處：網(wǎng)上的新老設(shè)備不會發(fā)生地址沖突不利之處：地址不連續(xù)，管理不便電子科大局域網(wǎng)與城域網(wǎng)第3章局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)3.3.5.2（1）全局MAC地址全局地址固化在網(wǎng)卡硬643.3.5.2（2）局部MAC地址（本地地址）本地地址由人工配置，可以根據(jù)需要更改一般只在本地網(wǎng)絡(luò)中使用本地地址本地網(wǎng)中唯一可按一定規(guī)律配置本地地址如：樓號—樓層號—辦公室—……等編址好處：主機(jī)更換網(wǎng)卡可不改變MAC地址（設(shè)置）不利之處：加重管理員的負(fù)擔(dān)，必須人工配置網(wǎng)卡壞了換新卡時必須重新配置特別提醒若不手動設(shè)置MAC地址，則站點的MAC地址為網(wǎng)卡的固化地址如手動設(shè)置了MAC地址，則站點的MAC地址為手動設(shè)置的地址電子科大局域網(wǎng)與城域網(wǎng)第3章局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)3.3.5.2（2）局部MAC地址（本地地址）本地地址由人工653.3.5.2單播、組播、廣播地址單播地址（Uncast)表示一個站的唯一地址組播地址（mulitcast)表示一組站的地址廣播地址(boardcast)LAN所有站的地址48位全1FF-FF-FF-FF-FF-FF注：網(wǎng)卡能識別的地址：一般能識別單播地址和廣播地址要接收組播幀，必須對網(wǎng)卡進(jìn)行配置電子科大局域網(wǎng)與城域網(wǎng)第3章局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)3.3.5.2單播、組播、廣播地址單播地址（Uncast)663.3.5.2單播、組播、廣播地址假設(shè)A、B、C、D四站屬于同一個沖突域（共享域），請問下列各種情況下，MAC幀的目的地址可能是何種地址？（假設(shè)MAC幀到達(dá)各站都是無錯的）A、B將數(shù)據(jù)上交高層，其他站丟棄。A將數(shù)據(jù)上交高層，其他站丟棄。A、B、C、D各站都將數(shù)據(jù)上交高層。A、B、C、D各站都丟棄。電子科大局域網(wǎng)與城域網(wǎng)第3章局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)3.3.5.2單播、組播、廣播地址假設(shè)A、B、C、D四站屬673.3.5.3MAC地址表示法802標(biāo)準(zhǔn)中的傳送順序高八位組先傳、低八位組后傳每八位組中，低位先傳、高bit位后傳MAC地址示例(以下是線路是發(fā)送的順序）001101010111101100010010000000000000000000000001Hexdecimalrepresentation（IETF）

十六進(jìn)制表示法：AC-DE-48-00-00-80（機(jī)內(nèi)存儲順序）Bit-reversedrepresentation（IEEE）

比特反轉(zhuǎn)表示法：35:7B:12:00:00:01（線路發(fā)送順序）八位組八位組 八位組高到低順序b7b0低到高位電子科大局域網(wǎng)與城域網(wǎng)第3章局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)3.3.5.3MAC地址表示法802標(biāo)準(zhǔn)中的傳送順序H683.3.6MAC服務(wù)數(shù)據(jù)發(fā)送請求MA-UNITDATArequest數(shù)據(jù)到達(dá)指示MA-UNITDATAindication發(fā)送狀態(tài)指示MA-UNITDATA-STATUSindication向上層提供前一數(shù)據(jù)發(fā)送請求的狀態(tài)信息僅具有本端含義例如，CSMA/CD網(wǎng)絡(luò)中的“沖突過多”狀態(tài)電子科大局域網(wǎng)與城域網(wǎng)第3章局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)3.3.6MAC服務(wù)數(shù)據(jù)發(fā)送請求電子科大局域網(wǎng)與城域網(wǎng)第693.3.6MAC子層提供的服務(wù)質(zhì)量

無連接，盡力而為

只負(fù)責(zé)將