一文詳談以太網(wǎng)的起源和發(fā)展，了解其幀格式和LLC子層

基礎(chǔ)知識(shí)

1. About Ethernet

Ethemet（以太網(wǎng)）于20世紀(jì)70年代中期，由Xerox公司分部Palo Alto研究中心（ PARC ）開發(fā)的。Xerox最早發(fā)明的是一個(gè)2Mbps的以太網(wǎng)，后來又和Intel 和DEC合作開發(fā)了出了10Mbps 的以太網(wǎng)，俗稱（Ethernet II或Ethemet DIX），后來IEEE通過802委員會(huì)（802 Comitee）把Ethernet標(biāo)準(zhǔn)化為IEEE 802.3.它和Ethernetll十分相似。

在TCP/IP中以太網(wǎng)的IP數(shù)據(jù)報(bào)文的封裝格式由RFC 894定義，IEEE802.3網(wǎng)絡(luò)的IP數(shù)據(jù)報(bào)文封裝由RFC1042定義。當(dāng)今最常使用的封裝格式是RFC894定義的格式，通常稱為Ethernet II或者Ethemet DIX.

2. 管理 MAC表

show mac address-table clear mac address-table

綁定一個(gè)mac地址到一個(gè)接口

Switch（config）# mac address-table static機(jī)器的mac接口vlan vlan號(hào)

要取消用no mac addres s-static 。..。

以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)鏈路層

在以太網(wǎng)中，針對(duì)不同的雙工模式，提供不同的介質(zhì)訪問方法：

在半雙工模式下采用的是CSMA/CD的訪問方式。

而在全雙工模式 下則可以直接進(jìn)行收發(fā)，不用預(yù)先判斷鏈路的忙閑狀態(tài)。

半雙工和全雙工是物理層的概念，而針對(duì)物理層的雙工模式提供不同訪問方式則是數(shù)據(jù)鏈路層的概念，這樣就形成了以太網(wǎng)的一個(gè)重要特點(diǎn)：數(shù)據(jù)鏈路層和物理層是相關(guān)的。

由于以太網(wǎng)的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層是相關(guān)的，針對(duì)物理層的不同工作模式，需要提供特定的數(shù)據(jù)鏈路層來訪問。這給設(shè)計(jì)和應(yīng)用帶來了一些不便。

為此一些組織和廠家提出把數(shù)據(jù)鏈路層再進(jìn)行分層分為邏輯鏈路控制子層（ LLC ）和媒體訪問控制子層MAC ）。這樣不同的物理層對(duì)應(yīng)不同的MAC子層， LLC子層則可以完全獨(dú)立。如圖1-4所示。

1. MAC子層

MAC子層負(fù)責(zé)如下任務(wù)：

提供物理鏈路的訪問。

鏈路級(jí)的站點(diǎn)標(biāo)識(shí) ：在數(shù)據(jù)鏈路層識(shí)別網(wǎng)絡(luò)上的各個(gè)站點(diǎn)。

也就是說，在該層次保留了一個(gè)站點(diǎn)地址，即MAC地址，來標(biāo)識(shí)網(wǎng)絡(luò)上的唯一個(gè)站點(diǎn)。

鏈路級(jí)的數(shù)據(jù)傳輸 ：從LLC子層接收數(shù)據(jù)，附加上MAC地址和控制信息后把數(shù)據(jù)發(fā)送到物理鏈路上;在這個(gè)過程中提供校驗(yàn)等功能。

MAC子層是物理層相關(guān)的，也就是說，不同的物理層有不同的MAC子層來進(jìn)行訪問。在以太網(wǎng)中，主要存在兩種MAC：

半雙工MAC ：物理層運(yùn)行模式是半雙工時(shí)提供訪問。

全雙工 MAC ：物理層運(yùn)行模式是全雙工時(shí)提供訪問。

這兩種MAC都集成在網(wǎng)卡中，網(wǎng)卡初始化的時(shí)候一般進(jìn)行自動(dòng)協(xié)商， 根據(jù)自動(dòng)協(xié)商的結(jié)果決定運(yùn)行模式，然后根據(jù)運(yùn)行模式選擇相應(yīng)的訪問MAC。

MAC地址

MAC地址是燒錄在網(wǎng)卡（ Network Interface Contoller，NIC ）的ROM里的

高位是individual/group位，當(dāng)它的值為0時(shí)，就可以認(rèn)為這個(gè)地址實(shí)際上是設(shè)備的MAC地址。當(dāng)它的值為1時(shí)，就可以認(rèn)為這個(gè)地址表示以太網(wǎng)中的廣播地址或組播地址，或者表示TR和FDDI中的廣播地址或功能地址。下一位是G/L位（也稱為U/L，這里的U表示全局）當(dāng)這-位設(shè)置為0時(shí)，就表示一個(gè)全局管理地址（由IEEE分配），當(dāng)這一位為1時(shí)，就表示一個(gè)在管理上局部本地的地址（就像在DECnet中-樣）以太網(wǎng)一直使用全局唯一地址。

2. 以太網(wǎng)幀格式

PS ：在以太網(wǎng)中，由于沖突的存在，共享介質(zhì)上兩臺(tái)主機(jī)同時(shí)發(fā)frame ，將產(chǎn)生沖突。根據(jù)特定的算法，以

太網(wǎng)中， frame的最小長(zhǎng)度為64字節(jié)。

PS ：目前我們所使用到的以太網(wǎng)幀基本都是Ethemet II幀

IEEE802.3幀根據(jù)DSAP和SSAP字段的取值又可分為以下幾類：

（1） 當(dāng)DSAP和SSAP都取特定值0xff時(shí)， 802.3幀就變成了Netware ETHERNET幀，用來承載NetWare類型的數(shù)據(jù)。

（2） 當(dāng)DSAP和SSAP都取特定值0xaa時(shí)， 802.3幀就變成了ETHERNET_SNAP幀。

ETHERNET_SNAP 幀可以用于傳輸多種協(xié)議。因此， SNAP可以被看作一種擴(kuò)展，它允許廠商創(chuàng)建自己的以太網(wǎng)傳輸協(xié)議。

ETHERNET_SNAP標(biāo)準(zhǔn)由IEEE802.1委員會(huì)制定以保證IEEE802.3局域網(wǎng)和以太網(wǎng)之間的互操作性。

（3） DSAP和SSAP其他的取值均為純IEEE802.3幀。

3. LLC子層

在前文的介紹中提到了MAC子層形成的幀結(jié)構(gòu)，包括IEEE802.3的幀和ETHERNET_II幀。

在ETHERNET_II幀中，由Type字段區(qū)分上層協(xié)議，這時(shí)候就沒有必要實(shí)現(xiàn)LLC子層，僅包含一個(gè)MAC子層。而IEEE802.3幀中的LC子層除了定義傳統(tǒng)的鏈路層服務(wù)之外，還增加了一些其他有用的特性。這些特性都由DSAP、SSAP 和Control字段提供。

例如以下三種類型的點(diǎn)到點(diǎn)傳輸服務(wù)：

無連接的數(shù)據(jù)包傳輸服務(wù)：目前的以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)就是這種服務(wù)。

面向連接的可靠的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)：預(yù)先建立連接再傳輸數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)在傳輸過程中可靠性得到保證。

無連接的帶確認(rèn)的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)：該類型的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)不需要建立連接，但它在數(shù)據(jù)的傳輸中增加了確認(rèn)機(jī)制，使可靠性大大增加。

下面通過一個(gè)例子來說明SSAP和DSAP的應(yīng)用。假設(shè)終端系統(tǒng)A和終端系統(tǒng)B要使用面向連接的可靠的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，這時(shí)候會(huì)發(fā)生如下過程：

A給B發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)幀，請(qǐng)求建立一個(gè)面向連接的可靠連接。

B接收到以后，判斷自己的資源是否夠用（即是否建立了太多的連接） ，如果夠用，則返回-個(gè)確認(rèn)信息，該確認(rèn)信息中包含了識(shí)別該連接的SAP值。

A接收到回應(yīng)后，知道B已經(jīng)在本地建立了跟自己的連接。A也開辟一個(gè)SAP值，來表示該連接，并發(fā)一個(gè)確認(rèn)給B，連接建立。

A的LLC子層把自己要傳送的數(shù)據(jù)進(jìn)行封裝，其中DSAP字節(jié)填寫的是B返回的SAP，SSAP字節(jié)填寫的是自己開辟的SAP ，然后發(fā)給MAC子層。

A 的MAC子層加上MAC地址和LENGTH字段之后，發(fā)送到數(shù)據(jù)鏈路上。

B 的MAC子層接收到該數(shù)據(jù)幀之后，提交給LLC子層， LLC子層根據(jù)DSAP字段判斷出該數(shù)據(jù)幀屬于的連接。

B 根據(jù)該連接的類型進(jìn)行相應(yīng)的校驗(yàn)和確認(rèn)，通過這些校驗(yàn)和確認(rèn)后，才向上層發(fā)送。

數(shù)據(jù)傳輸完畢之后， A給B發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)幀來告訴B拆除連接，通信結(jié)束。
責(zé)編AJX