IEEE802协议详细介绍

1、IEEE802协议集介绍(802.1 802.21 )TCP/IP协议(Transfer Controln Protocol/Internet Protocol)叫做传输控制 /网际协议，又叫网络通讯协议，这个协议是Internet国际互联网络的基础。TCP/IP协议世界上有各种不同类型的计算机，也有不同的操作系统，要想让这些装有不同操作 系统的不同类型计算机互相通讯，就必须有统一的标准。TCIP协议就是目前被各方面遵从的网际互联工业标准。TCP/IP是网络中使用的基本的通信协议。虽然从名字上看TCP/IP包括两个协议，传输控制协议(TCP)和网际协议(IP),但TCP/IP实际上是一组协议，

2、它包括上百个各种功能的协议，如：远程登录、 文件传输和电子邮件等， 而TCP协议和IP协议是保证数据完整传输的两个基本的重要协 议。 通常说TCP/IP是Internet协议族，而不单单是TCP和IP。TCP/IP是用于计算机通信的一组协议，我们通常称它为TCP/IP协议族。它是70年代中期美国国防部为其ARPANET域网开发的网络体系结构和协议标准，以它为基础组建的INTERNETS目前国际上规模最大的计算机网络，正因为INTERNET勺广泛使用，使得TCP/IP成了事实上的标准。之所以说TCP/IP是一个协议族， 是因为TCP/IP协议包括TCR IP、UDP ICMP、RIP、TELNE

3、TFTP SMTP ARP TFTP等许多协议，这些协议一起称为TCP/IP协议。以下我们对协议族中一些常用协议英文名称和用途作一介绍：TCP(Transport Control Protocol)传输控制协议IP(Internetworking Protocol)网间网协议UDP(User Datagram Protocol)用户数据报协议ICMP(Internet Control Message Protocol)互联网控制信息协议SMTP(Simple Mail Transfer Protocol)简单邮件传输协议SNMP(Simple Network manage Protocol)简

4、单网络管理协议FTP(File Transfer Protocol)文件传输协议ARP(Address Resolation Protocol)地址解析协议从协议分层模型方面来讲，TCP/IP由四个层次组成：网络接口层、网间网层、传输层、应用层。其中：网络接口层 这是TCP/IP软件的最低层，负责接收IP数据报并通过网络发送之，或者从网络上 接收物理帧，抽出IP数据报，交给IP层。网间网层 负责相邻计算机之间的通信。其功能包括三方面。一、处理来自传输层的分组发送请求， 收到请求后，将分组装入IP数据报，填充报头，选择去往信宿机的路径，然后将数据报发往适当的网络接口。二、 处理输入数据报：首先检

5、查其合法性，然后进行寻径-假如该数据报已到达信宿机，则去掉 报头，将剩下部分交给适当的传输协议；假如该数据报尚未到达信宿，则转发该数据报。三、处理路径、流控、拥塞等问题。传输层 提供应用程序间的通信。其功能包括：一、 格式化信息流；二、提供可靠传输。为实现后者，传输层协议规定接收端必须发回确认，并且假如分组丢失，必 须重新发送。应用层 向用户提供一组常用的应用程序，比如电子邮件、文件传输访问、远程登录等。远程登录TELNET使用TELNET协议提供在网络其它主机上注册的接口。TELNET会话提供了基于字符的虚拟终端。文件传输访问FTP使用FTP协议来提供网络内机器间的文件拷贝功能。前面我们已经

6、学过关于OSI参考模型的相关概念，现在我们来看一看，相对于七层协议参考模型，TCP/IP协议是如何实现网络模型的。1980年2月成立IEEE802委员会（IEEE - Institute of Electrical and lectronics EngineersINC,即电器和电子工程师协会）。该委员会制定了一系列局域网标准，称为IEEE802标准。按IEEE802标准，局域网体系结构由物理层、介质访问控制子层（MAC-Media Access Control）和 逻辑链路子层LLC（Logical Link Control）组成。IEEE委员会为局域网制定了一系列标准，统称为IEEE802

7、标准。IEEE802.1局域网概述、体系结构、网络管理和网络互联IEEE802.2一逻辑链路控制LLCIEEE802.3CSMA/C临问方法和物理层规范，主要包括如下几个标准：IEEE802.3CSMA/CD#质访问控制标准和物理层规范：定义了四种不同介质10Mbps以太网规范：10BASE2 10BASE5 10BASET 10BASEFIEEE802.3u 100Mbps快速以太网标准，现已合并到802.3中IEEE802.3Z光纤介质千兆以太网标准规范IEEE802.3ab一传输距离为100米的5类无屏蔽双绞线介质千兆以太网标准规范IEEE802.4 Token Passing BUS（

8、令牌总线）IEEE802.5 Token Ring（令牌环）访问方法和物理层规范IEEE802.6城域网访问方法和物理层规范IEEE802.7宽带技术咨询和物理层课题与建议实施IEEE802.8光纤技术咨询和物理层课题IEEE802.9综合声音/数据服务的访问方法和物理层规范IEEE802.10安全与加密访问方法和物理层规范IEEE802.11一无线局域网访问方法和物理层规范，包括：IEEE802.11a、IEEE802.11b、IEEE802.11c和IEEE802.11q标准。IEEE802.12100VG-AnyLAN快速局域网访问方法和物理层规范简单点就是IEEE802是局域网制定的一

9、系列标准，统称为IEEE802标准。TCP/IP是网络中使用 的基本的通信协议。简单说一下802系列如下：802.1:高层局域网协议Higher Layer LAN Protocols802.2:逻辑链路控制Logical Link Control802.3:以太网Ethernet(CSMA/CD802.4:令牌总线Token Bus802.5:令牌环Token Ring802.6:城域网802.7:宽带技术802.8802.9802.11802.12802.15802.16802.17802.18802.19802.20802.21光纤技术语音与数据综合局域网无线局域网Wireless LA

10、N:100VG AnyLAN无线个域网Wireless Personal Area Network宽带无线接入Broadband Wireless Access弹性分组环Resilient Packet Ring无线管制Radio Regulatory TAG共存Coexistence TAG移动宽带无线接入Mobile Broadband Wireless Access （MBWA）媒质无关切换Media Independent Handoff（蓝牙）（WiMAX对于802协议集的相关知识， 是每一个网络技术人员必须了解的， 也是网络相关考试必考 的题目。下面就介绍一下：IEEE802协议是

11、一种物理协议，因为有以下多种子协议，把这些协议汇集在一起 就叫802协议集。IEEE是电气和电子工程师协会(Institute of Electrical and Electronics Engineers )的简称，IEEE组织主要负责有关电子和电气产品的各种标准的制定。年2月成立了IEEE 802委员会，专门研究和指定有关局域网的各种标准。增加，这些分委员会的职能如下：IEEE于1980IEEE 802委员会不断、802.1X协议802.1X协议是由(美)电气与电子工程师协会提出，刚刚完成标准化协议集的局域网接入控制协议，全称为基于端口的访问控制协议。能够在利用 优势的基础上提供一种对连接

12、到局域网的用户进行认证和授权的手段，达到了接受合法用户接 入，保护网络安全的目的。802.1x认证，又称EAPOEU证，主要用于宽带IP城域网。802.1-高层及其交互工作。理、路由选择、桥接和性能测量。802.(基于端口的访问控制 协议，后者是标准的无线局域网协议, 入认证问题。的一个符合IEEE802IEEE 802局域网提供高层标准的框架，包括端到端协议、网络互连、网络管Port Based Network Access Control)，协议起源于802.11802.1x协议的主要目的是为了解决无线局域网用户的接802.1X协议仅仅提供了一种用户接入认证的手段，并简单地通过控制接入端口

13、的开 状态来实现，这种简化适用于无线局域网的接入认证、点对点物理或逻辑端口的接入认证,可运营、可管理的宽带IP城域网中作为一种认证方式具有一定的局限性。/关而在IEEE 802.1d （生成树协议Spanning Tree）IEEE 802.1w, RSTP算法IEEE 802.1s, MSTP算法IEEE 802.1P,讲述的是交换机与优先级相关的流量处理的协议。IEEE 802.1q，虚拟局域网Virtual LANs : VLan）虚拟桥接局域网协议，定义了VLAN以及封装技术，包括GAR呦、议及其源码、GVRPW码。二、IEEE 802.2IEEE 802.2 LLC （Logical

14、 Link Control，逻辑链路控制），802.2-连接链路控制LLC,提供OSI数据链路层的高子层功能，提供LAN、MAC子层与高层协议间的一致接口。三、IEEE 802.3IEEE 802.3是一篇非常重要的业界规范文档。其中最主要的就是规定了以太网的电气指标，从物理层的电路结构到链路层的MACB作都有介绍。802.3-以太网规范，定义CSMA/C听准的媒体访问控制（MAC子层和物理层规范。802.3u （快速以太网Fast Ethernet）802.3z （千兆以太网Gigabit Ethernet）四、802.4-令牌总线网802.4（令牌环总线Token-Passing Bus

15、（单一/多信道速率1, 5, 10 MBit/s）802.4- -令牌总线网。定义令牌传递总线的媒体访问控制（MAC子层和物理层规范。五、802.5-令牌环线网802.5- -令牌环线网，802.5 （令牌环Token-Passing Ring基带速率1,4, 16 MBit/s）定义令牌传递环的媒体访问控制（MAC子层和物理层规范。六、802.6-城域网MAN802.6- -城域网MAN定义城域网（MAN的媒体访问控制（MAC子层和物理层规范（DQDB分布队列双总线） 。七、802.7 （宽带局域网）Brandband Lan802.7- -宽带技术咨询组，为其他分委员会提供宽带网络技术的建

16、议和咨询，802.7 （宽带局域网）Brandband Lan八、802.8 （光纤局域网）802.8- -光纤技术咨询组，为其他分委员会提供使用有关光纤网络技术的建议和咨询。九、802.9 （集成数据和语音网络Integrated Voice and Data Networks）VoIP802.9- -综合话音/数据局域网（IVD LAN ）。定义综合话音/数据终端访问综合话音/数 据局域网（包括IVD LAN、MAN WAN）的媒体访问控制（MAC子层和物理层规范。802.9a （IsoENET （proposed）十、802.10-可互操作局域网安全标准（SILS）802.10 (网络安

17、全Network Security (Empfehlungen u berSicherheitsaspekte im LAN)802.10-可互操作局域网安全标准(SILS)。定义局域网互连安全机制。H一、802.11-无线局域网802.11-无线局域网。定义自由空间媒体的媒体访问控制(MAC子层和物理层规范。无线局域网采用802.11系列标准，主要有4个子标准：1、802.11b标准的传输速度为11MB/S2、802.11a标准的连接速度可达54MB/S,与802.11a互不兼容。3、802.11g兼容802.11b与802.11a两种标准，这样原有的802.11b和802.11a两种标准

18、的设备都可以在同一网络中使用。4、802.11Z是一种专门为了加强无线局域网安全的标准。十二、802.12-按需优先(100VG-ANYLAN)802.12-按需优先(100VG-ANYLAN)。定义使用按需优先访问方法的100Mpbs的以太网标准。十三、802.13IEEE什么都没有定义，可能考虑到西方对13的忌讳。十四、802.14 (有线电视(CATV)十五、802.15 (无线PAN (Personal Area Network)无线个人局域网无线个人网络(WPAN卿无线分布式感知/控制网络(WDSC冲的网络设备可能会由不同的 公司进行开发生产，所以一个统一的协议或标准显得尤其重要。2

19、002年，IEEE 802.15工作组成立，专门从事WPAN准化工作。它的任务是开发一套适用于短程无线通信的标准，通常我们称之为无线个人局域网(WPANs)。目前，IEEE 802.15 WPAN共拥有4个工作组：?蓝牙WPAf作组蓝牙是无线个人局域网的先驱。在初始阶段，IEEE并没有制定蓝牙相关的标准，所以经过一段快速发展时期后，蓝牙很快就有了产品兼容性的问题。现在，IEEE决定制定行业标准来开发能够相互兼容的蓝牙芯片、网络和产品。?共存组为所有工作在2.4GHz频带上的无线应用建立一个标准。?高数据率WPANX作组其802.15.3标准适用于高质量要求的多媒体应用领域。? 802.15.4

20、工作组为了满足低功耗、低成本的无线网络要求，IEEE标准委员会在2000年12月份正式批准并成立了802.15.4工作组，任务就 是开发一个低数据率的WPAN(LR-WPAN)标准。它具有复杂度低、成本极少、功耗很小的特点，能在低成本设备(固定、便携或可移动的)之间进行低数据率的传输。目前该标准仍处于不断改善和修订阶段，预计于2003年初推出正式标准。802.15.4无线发射/接收机及网络被Motorola、Philips、Eaton、Invensys和Honeywell这些国际通信与工业控制界巨头们极力推崇。IEEE 802.15.4标准及其技术特点IEEE 802.15.4满足国际标准组织

21、(ISO)开放系统互连(OSI)参考模式。它包括物理层、 介质访问层、网络层和高层。物理层IEEE 802.15.4提供两种物理层的选择(868/915 MHz和2.4GHz),物理层与MAC!的协作扩大了网络应用的范畴。这两种物理层都采用直接序列扩频(DSSS)技术，降低数字集成电路的成本，并且 都使用相同的包结构，以便低作业周期、低功耗地运作。2.4G物理层的数据传输率为250kb/s,868/915MHz物理层的数据传输率分别是20 kbps、40 kbps。2.4GHz物理层的较高速率主要归因于一个较好的调制方案：基于DSSS方法(16个状态)的准正交调制技术。来自PPDUI的二进制数

22、据被依次(按字节从低到高)组成4位二进制数据符号， 每种数据符号(对应16状态组 中的一组)被映射成32位伪噪音CHIP， 以便传输。 然后这个连续 的伪噪音CHIP序列被调制(采用最小移位键控方式MSK倒载波上，即采用半正弦脉冲波形的偏移四相移相键控(O_QPSK)调制方式。868/915MHZ物理层使用简单DSSS法，每个PPDUB据传输位被最大长为15的CHIP序列(m-序列)所扩展。即被多组+1 , -1构成的m-序列编码，然后使用二进制相移键控技术调制 这个扩展的位元序列。不同的数据传输率适用于不同的场合。举例如下，868/915MHz物理层的低速率换取了较好的灵敏度(-85dbm/

23、2.4G,-92dbm/868,915MHz)和较大的覆盖面积，从而减少了覆盖给定物理区域所需的节点数。2.4G物理层的较高速率适用于较高的数据吞吐量、低延时或低作业周期的场合。介质访问层IEEE 802.15.4 MAC层的特征是：联合 ，分离，确认帧传递，通道访问机制，帧确认，保证时隙管理，和信令管理。MAb层提供两个服务与高层联系，即通过两个服务访问点(SAP)访问高层。通 过MACB用部分子层SAP(MCPS-SAP)访问MACB据服务，用MAC层管理实体SAP(MLME-SA所问MA漪理服务。这两个服务为网络层和物理层提供了一个接口。灵活的MAC帧结构适应了不同的应用及网络拓扑的需要

24、, 帧的通用格式如图2所示。帧控制说明了如何看待帧的其余部分及它们包含什么。-致时，是MA驰要承载的上层数据。它的字段长度可MAC数据帧被送至物理层，作为物理层帧数据(PPDU)的一部分。网络层同时也保证了协议的简洁。序列号是传输数据帧 及确认帧的才能判定数据传输业务成功。帧序号。仅当确认帧的序列号与上次数据传输帧的序列号校验序列是16位循环冗余校验。净荷(payload)变。网络层包括逻辑链路控制子层。802.2标准定义了LLC,并且通用于 诸如802.3,802.11及802.15.1等802系列标准中，而MAC?层与硬件联系较为紧密，并随不同的物理层实现而变化。网络层负责拓扑结构的建立和

25、维护、命名和绑定服务，它们协同完成寻址、路由及安全这些必须的任务。这个标准的网络层被期望能自己组织和维护。IEEE 802.4标准支持多种网络拓扑结构，包括星型和点-点拓扑结构。应用的设计选择决定了拓扑结构；一些应用，诸如PC外设，适合低延时的星型连接，而对于别的，诸如涉及安全要求领域，适合大面积的点-点拓扑结构。802.15.4WPAN具有如下的特点：可升级卓越的网络能力，可对多达254个的网络设备进行动态设备寻址。适应性与现有控制网络标准无缝集成。通过网络协调器(Coordinator)自动建立网络，采用CSMA-CA式进行信道存取。可靠性 为了可靠传递，提供全握手协议。与蓝牙的比较在过去

26、的几年内，蓝牙技术引起了极大的关注。在文章的第一部分已经提至U,蓝牙被重新定义为802.15.1。大多数了解蓝牙的读者可能会有一个共同的问题：蓝牙(802.15.1)与802.15.4的本质区别是什么？为什么通信、控制工业会注重对WPAN勺新技术802.15.4的投资。* 802.15.4和蓝牙很相似，二者均用于WPAN*802.15.4适用于传感器、玩具和家庭自动控制，同时注重于低速数据或短操作时间的控制和通信网络；蓝牙则是在ad-hoc(peer to peer)网络中擅长便携式音频、便携式屏幕图表图象及文件的传输。*802.15.4设计特点是能够合理地优化能源的使用。一块正常电池的使用寿

27、命可以达到2年以上；蓝牙的能耗与移动电话类似(需定期充电)； 802.15.4技术的应用和挑战产品的方便灵活、易于连接、实用可靠及可继承延续是市场的驱动力。IEEE 802.15.4的早期客户将是高端工业用户，这是由于802.15.4主要应用于工业控制、远程监控和楼宇自动化领域，后期802.15.4的市场将转 向消费者和家庭用户，主要应用于家庭自动化、安全和交互式玩具，其市场的动力来将自其低造价、小功耗以及便于使用的特点，最终每个802.15.4发射接收机的价格将低于5美元。对于工业市场领域来说，感应器网络是主要市场对象。将感应器和802.15.4WPAN设备组合，进行数据收集、处理和分析，就

28、可以决定是否需要或何时需要用户操作。无线感应器应用实例包括恶劣环境下的检测，诸如涉及危险的火和化学物质的现场、监测和维护正在旋转的机器等等。在这些应用上，一个802.15.4WPAN网络可以极大的降低新感应器网络的安装成本并简 化对现有网络的扩充。802.15.4网络另一个充满魅力的应用领域是精作农业。使用自动化的远程控制网络的智能设备实现农场经营的信息化和软件化是精作农业的新范例。这需要成千上万个带传感器的LR-WPANS备组成网状网络。感应器将收集有关田地的信息，比如土地湿度、氮浓缩量和土壤的PH值等，每个感应器将经过计算的数据传输到它相应的LR-WPAN设备，并通过网络将其返回到一个中央

29、数据采集设备。精作农业的网络应用属802.15.4LR-WPAN的低端应用，仅需通过已部署的网络 设备每天进行少许数据的传输。针对巨大的中国市场和2008年国际奥林匹克运动会，802.15.4技术产品将在中国的环境监测和保护领域发挥重要的作用。利用该技术可以对污染源，特别是各工厂废水，废气的排放口进行实时监测控制，在每个排放口安装相应感应器，完成样本的采集、分析和最终的流量测定。就目前的环境来说，污染源的数量大的惊人，仅北京地区的排污口就有几万个。802.15.4将提供一个低成本的用于数据采集和传输的网状网络，网络上每个监测点只需在有限的时间内发送几个比特的数据，数据流是异步的， 并在数据等待

30、时间上限制极小，这些因素利于电池使用寿命的延长。802.15.4 WPAN应用的挑战在于它的网络拓扑结构。由于实际应用需用网状拓扑结构， 所以一些节点可使用能量感知来获取生存所需能源，同时充当其他节点的中继器，以便转发信息到最终目的地。网络配置也不适合采用手动配置，应该实现自我配置。十六、802.16:宽带无线接入Broadband Wireless AccessIEEE 802委员会于1999年成立了802.16工作组来专门开发宽带无线标准。IEEE 802.16负责对无线本地环路的无线接口及其相关功能制定标准，它由三个小工作组 组成，每个小工作组分别负责不同的方面：IEEE 802.16.

31、1负责制定频率为10G到60G赫兹的无线接口标准；IEEE 802.16.2负责制定宽带无线接入系统共存方面的标准；IEEE 802.16.3负责制定频率范围在2G到10G赫兹之间获得频率使用许可的应用的无线接口标准。我们可以看到，802.16.1所负责的频率是非常高的，而它的工作也是在这三个组中走在最前沿的。由于其所定位的带宽很特殊，在将来802.16.1最有可能会引起工业界的兴趣。802.16无线服务的作用就是在用户站点同核心网络之间建立起一个通信路径，这个核心网络可以是公用电话网络也可以是因特网。IEEE 802.16标准所关心的是用户的收发机同基站收发机之间的无线接口。其中的协议专门对

32、在网络中传输大数据块时的无线传输地址问题做了规 定，协议标准是按照三层结构体系组织的。三层结构中的最底层是物理层，该层的协议主要是关于频率带宽、调制模式、纠错技术以及发射机同接收机之间的同步、数据传输率和时分复用结构等方面的。对于从用户到基站的通信，标准使用的是按需分配多路寻址-时分多址DAMA-TDM嫩术。按需分配多路寻址DAMA5t术是一种根据多个站点之间的容量需要的不同而动态地分配信道容量的技术。时分多址TDM堰一种时分技术，它将 一个信道分成一系列的帧，每个帧都包含很多的小时间单位，称为时隙。时分多 路技术可以根据每个站点的需要为其在每个帧中分配一定数量的时隙来组成每个站点的逻辑信道。

33、通过DAMA- TDMABt术，每个信道的时隙分配可以动态地改变。在物理层之上是数据链路层，在该层上IEEE 802.16规定的主要是为用户提供服务所需的各种功能。这些功能都包括在介质访问控制MA虫中，主要负责将数据组成帧格式来传输和对用户如何接入到共享的无线介质中进行控制。MAO议对基站或用户在什么时候采用何种方式来初始化信道做了规定。因为MAC层之上的一些层如ATM需要提供服务质量服务QoS,所以MAC协议必须能够分配无线信道容量。位于多个TDMA中的一系列时隙为用户组成一个逻辑上的信道，而MAC则通过这个逻辑信道来传输。IEEE 802.16.1规定每个单独信道的数据传输率范围是从2M比

34、特/秒到155M比特/秒。在MAC之上是一个会聚层，该层根据提供服务的不同提供不同的功能。对于IEEE 802.16.1来说，能提供的服务包括数字音频/视频广播、数字电话、异步传输模式ATM因特网接入、电话网络中无线中继和帧中继。十七、802.17 (弹性分组环(Resilient Packet Ring)802.9:语音与数据综合局域网十八、802.18:无线管制Radio Regulatory TAG十九、802.19:共存Coexistence TA二十、802.20:移动宽带无线接入Mobile Broadband Wireless Access (MBWA)二 、802.21:媒质无

35、关切换Media Independent HandoffIEEE802协议的局域网接入控制协议，全称为基于端口的访问控制协议。能够在利用IEEE 802局域网优势的基础上提供一种对连接到局域网的用户进行认证和授权的手段，达到了接受合法用户接入，保护网络安全的目的。802.1x认证，又称EAPOEU证，主要用于宽带IP城域网。802.1X协议起源于802.11协议，后者是标准的无线局域网协议，802.1X协议的主要目的是为了解决无线局域网用户的接入认证问题。802.1X协议仅仅提供了一种用户接入认证的手段，并简单地通过控制接入端口的开/关状态来实现，这种简化适用于无线局域网的接入认证、点对点物理

36、或逻辑端口的接入认证，而在可运营、 可管理的宽带IP城域网中作为一种认证方式具有一定的局限性。IEEE 802.1d, STP算法IEEE 802.1w, RSTP算法IEEE 802.1s, MSTP算法IEEE 802.1P定义了VLAN以及封装技术，包括GARPB议及其源码、IEEE于1980年2月成立了局域网标准委员会(简称IEEE 802委员会)，专门从事局域网标准化工作，并制定了IEEE 802标准。802所描述的局域网参考模型只对应OSI参考模型的数据链路层与物理层，它将数据链路层划分为逻辑链路控制LLC ( Logical Link Control访问控制MAC(Media Access Control)子层。IEEE802协议是一种物理协议，因为有以下多种子协议，把这些协议汇集在一起就叫 集802.1X协议是由(美)电气与电子工程师协会提出，刚刚完成标准化的一个符合)子层与介质802协议IEEE802协议集IEEE 802.1q源码IEEE 802.11无线局域网,讲述的是交换机与优先级相关的流量处理的协议。,虚拟桥接局域网协议，IEEE 802.2 LLC (Logical Link ControlIEEE 802.3是