第3章：物理链路层协议v4.7

第3章

物理链路层协议

或者主机-网络层协议

（LAN协议＆WAN协议）《网络协议与应用》第3章物理链路层协议2在TCP/IP协议族中，物理链路层主要有三个目的：（1）为IP模块发送和接收IP数据报；（2）为ARP模块发送ARP请求和接收ARP应答；（3）为RARP发送RARP请求和接收RARP应答。TCP/IP支持多种不同的链路层协议，这取决于网络所使用的硬件，如以太网、令牌环网、FDDI（光纤分布式数据接口）及RS-232串行线路等。《网络协议与应用》第3章物理链路层协议3本章学习要求：了解：局域网协议－－IEEE802系列。掌握：以太网第二版、802.3和802.1Q。掌握：SLIP&PPP。了解：面向字符型数据链路层协议实例—BSC。掌握：面向比特型数据链路层协议实例—HDLC。了解：FR&ATM。《网络协议与应用》第3章物理链路层协议43.1基本概念

3.1.1物理线路与数据链路线路—链路物理线路—数据链路《网络协议与应用》第3章物理链路层协议5实际数据路径与虚拟数据路径《网络协议与应用》第3章物理链路层协议63.2局域网协议

本节是关于局域网协议的概述，其内容涵盖了IEEE802系列数据链路层协议。数据链路层的各种服务如图所示。《网络协议与应用》第3章物理链路层协议73.2局域网协议Ethernet帧格式的发展 1980DEC,Intel,Xerox制订了EthernetI的标准

1982DEC,Intel,Xerox又制订了EhternetII的标准

1982IEEE开始研究Ethernet的国际标准802.3

1983迫不及待的Novell基于IEEE的802.3的原始版开发了专用的Ethernet帧格式

1985IEEE推出IEEE802.3规范

后来为解决EthernetII与802.3帧格式的兼容问题推出折衷的EthernetSNAP格式《网络协议与应用》第3章物理链路层协议8局域网(协议)封装分隔在数据链路层的帧须能相互区分.对于每一帧,帧的开始和结束位置被标识出来,帧的有效载荷必须和数据链路层的头和尾区分出来.协议标识因为许多组织使用诸如TCP/IP,IPX或AppleTalk这样的多协议族,所以协议必须相互区分.地址分配对于共享访问的局域网(如以太网)技术,源节点和目标节点必须被标识.位级别的完整性检查为了侦测到被硬件接收到的整个帧的位级别的错误,需要以校验和形式进行位级完整性检查(能检测到所有的单个位错误！).校验和由源节点计算,并被包含在帧头或帧尾中.目标节点重新计算校验和,并且检查是否与包含的校验和不同.如果校验和匹配,那么该帧被认为没有位级别的错误.如果不匹配,那么帧就会被丢弃.这种帧校验是附加到其他上层协议(如IP或TCP)的校验和上的.问题：对于数据的完整性和验证服务？？？需要使用IPSec协议。《网络协议与应用》第3章物理链路层协议93.2局域网协议

以太网一般是指数字设备公司（DigitalEquipmentCorp.）、英特尔公司（IntelCorp.）和Xerox公司在1982年联合公布的一个标准。它是当今TCP/IP采用的主要的局域网技术。它采用一种称作CSMA/CD的媒体接入方法，其意思是带冲突检测的载波侦听多路接入（CarrierSense,Multiple

AccesswithCollisionDetection）。它的速率为10Mb/s，地址为48bit。几年后，IEEE（电子电气工程师协会）802委员会公布了一个稍有不同的标准集，其中802.3针对整个CSMA/CD网络，802.4针对令牌总线网络，802.5针对令牌环网络。《网络协议与应用》第3章物理链路层协议10在TCP/IP世界中，以太网IP数据报的封装是在RFC894[Hornig1984]中定义的，IEEE802网络的IP数据报封装是在RFC1042[PostelandReynolds1988]中定义的。RFC要求每台Internet主机都与一个10Mb/s的以太网电缆相连接：1)必须能发送和接收采用RFC894（以太网）封装格式的分组。2)应该能接收与RFC894混合的RFC1042（IEEE802）封装格式的分组。3)也能够发送采用RFC1042格式封装的分组。如果主机能同时发送两种类型的分组数据，那么发送的分组必须是可以设置的，而且默认条件下必须是RFC894分组。《网络协议与应用》第3章物理链路层协议11最常使用的封装格式是RFC894定义的格式。如下图显示了两种不同形式的封装格式。图中每个方框下面的数字是它们的字节长度。两种帧格式都采用48bit（6字节）的目的地址和源地址（802.3允许使用16bit的地址，但一般是48bit地址）接下来的2个字节在两种帧格式中互不相同。在802标准定义的帧格式中，长度字段是指它后续数据的字节长度，但不包括CRC检验码。以太网的类型字段定义了后续数据的类型。在802标准定义的帧格式中，类型字段则由后续的子网接入协议（Sub-networkAccessProtocol，SNAP）的首部给出。《网络协议与应用》第3章物理链路层协议12IEEE802.2/802.3(RFC1042)以太网封装格式(RFC894)《网络协议与应用》第3章物理链路层协议13在以太网帧格式中，类型字段之后就是数据；而在802帧格式中，跟随在后面的是3字节的802.2LLC和5字节的802.2SNAP。目的服务访问点（DestinationServiceAccessPoint,DSAP）和源服务访问点（SourceServiceAccessPoint,SSAP）的值都设为0xaa。Ctrl字段的值设为3。随后的3个字节orgcode都置为0。再接下来的2个字节类型字段和以太网帧格式一样（其他类型字段值可以参见RFC1340[ReynoldsandPostel1992]）。CRC字段用于帧内后续字节差错的循环冗余码检验（检验和）（它也被称为FCS或帧检验序列）。802.3标准定义的帧和以太网的帧都有最小长度要求。802.3规定数据部分必须至少为38字节，而对于以太网，则要求最少要有46字节。为了保证这一点，必须在不足的空间插入填充（pad）字节。在开始观察线路上的分组时将遇到这种最小长度的情况。《网络协议与应用》第3章物理链路层协议14早期以太网帧格式与802.3以太网帧帧格式相比，有细微变化。它是一个类型字段（也叫以太网字段）代替长段字段（均为两个字节）。如图所示为EthernetII帧格式。

类型字段用来为上一层协议栈上的信息掌舵，它与802.2LLC报头中的DSAP值所起的作用一样。3.3以太网第二版、802.3And802.1Q

1以太网第二版（V2）目标MAC地址6字节源MAC地址6字节以太类型

2字节数据/填充46~1500字节FCS4字节前同步码8字节详细见下页《网络协议与应用》第3章物理链路层协议15前导码：64比特，交替的101010…形式，最后以10101011结束，提供同步地址：48比特，前3个字节为IEEE管理，后三个字节为厂家分配有三类地址：

单个地址(Individual)，地址字段的最低一个比特为0，全球唯一

广播地址(Broadcast)：48比特地址全1时，为广播地址

组播地址(Multicast)：地址字段的最低一个比特为1类型：Type，16比特，标识数据字段中使用的高层协议。

TypeIP=0x0800，TypeARP=0x0806（见下页详表）数据：网络层用户数据FCS：32比特的CRC校验，根据地址、类型和数据字段的内容计算得出。最大帧长度＝1518字节，最小帧长度＝64字节，最大传输单元MTU＝1500字节以太网技术TheMaximumExtentEthernetNetwork《网络协议与应用》第3章物理链路层协议16《网络协议与应用》第3章物理链路层协议17以太网类型代码（16进制）说明0800IP0806ARP0BADBanyanVINES6000~6009DEC6010~60143Com809BAppleTalk8137~8138Novell的IPX86DDIPv6《网络协议与应用》第3章物理链路层协议18这是一个以太网V2帧MAC报头，此帧携带有ARP《网络协议与应用》第3章物理链路层协议19《网络协议与应用》第3章物理链路层协议20DLC:-----DLCHeader-----DLC:DLC:Frame1arrivedat23:33:39.6638;framesizeis60(003Chex)bytes.DLC:Destination=BROADCASTFFFFFFFFFFFF,BroadcastDLC:Source=StationWstDig488C11DLC:Ethertype=0806(ARP)DLC:ARP:-----ARP/RARPframe-----ARP:ADDRHEXASCII0000FFFFFFFFFFFF0000C0488C1108060001.........H......00100800060400010000C0488C1180010002.........H......002000000000000080010001000000000000................StationWstDig的厂商代码是？？《网络协议与应用》第3章物理链路层协议212以太网802.3

即：局域网的MAC子层－IEEE802.3IEEE802.3帧结构以太网802.3帧格式如图所示。它含有一个长度字段而不是以太网V2帧中的类型字段，其中信息字段中还含一个802.2LLC报头。一个802.3长度字段的值将总小于0x0600。前导码：56比特，交替的101010…形式SFD：起始帧分隔符，8比特10101011；IEEE802.3的帧格式是HDLC的一种变形《网络协议与应用》第3章物理链路层协议22地址：6字节或2字节，地址第0比特为用于区分该地址为单个MAC地址，还是组地址；6字节地址中第1比特为该地址为全局管理还是本地管理。源地址和目的地址的长度必须相同。帧长度：16比特，数据字段中的字节数。数据字段和填充：

数据字段包含MAC层之上的信息，包括IEEE802.2和其以上的数据信息，最少46个字节，如果数据字段不足46字节，要使用填充字段。数据字段和填充字段之和不能超过1500字节。FCS：32比特的CRC，根据地址字段、帧长度字段、数据和填充字段的内容进行计算。《网络协议与应用》第3章物理链路层协议23LLC帧作为数据送入MAC帧中《网络协议与应用》第3章物理链路层协议24《网络协议与应用》第3章物理链路层协议25DLC:-----DLCHeader-----DLC:DLC:Frame1arrivedat09:18:37.3543;framesizeis143(008Fhex)bytes.DLC:Destination=Station3Com676974DLC:Source=Station3Com741178DLC:802.3length=129DLC:LLC:-----LLCHeader-----LLC:LLC:DSAP=F0,SSAP=F0,Command,Iframe,N(R)=29,N(S)=109LLC:NETB:-----NETBIOSDataOnlyLast-----ADDRHEXASCII000002608C67697402608C7411780081F0F0.`.git.`.t.x....0010DA3A0E00FFEF1600000000006B161901.:..........k...0020FF534D422D0000000008000000000000.SMB-...........003000000000000000001808050000009407................00400F2E0058000100400016002000000000...X...@.......005000010000000000FEFFFFFF0000000017................0060005C33434F4D5C4D5342454E43485C53.\3COM\MSBENCH\S0070594E432E434D44000AFF000000000000YNC.CMD.........0080000000001000000000000000000000...............《网络协议与应用》第3章物理链路层协议26局域网的LLC子层—802.2802.3以太帧中的LLC报头如图所示。LLC报头是信息字段的第一部分，它包含了用来向适当的网络层服务传输数据的预留编码。LLC报头要做到这一点，需要使用服务访问点（SAP），它指出此帧要到达的网络层中的协议。前导帧起始定界符目的地址源地址长度信息FCS字节72或612或62N字节4LLC报头LLC数据DSAPSSAP控制NOTE：FCS字段，也称为CRC字段《网络协议与应用》第3章物理链路层协议27局域网的LLC子层04HIBMSNA路径控制协议06HIP协议AAHSNAP子网访问协议LLC子层的数据帧格式DSAP地址：目的服务访问点地址,1字节，是数据帧预定要到达的数据链路层以上的目的服务访问点（SAP）。例如，如果该数据帧是用于NOVELL网际包交换协议（IPX），那么DSAP取值为EOH。一些预留的SAP值有：以太网技术E0HNOVELLIPXF0HIBMNETBIOSFEHOSI网络层协议《网络协议与应用》第3章物理链路层协议28SSAP地址：源服务访问点地址，

1字节，帧的源服务访问点。DSAP的值和SSAP的值总是指定完全相同的协议。SAP（16进制）说明04IBMSNA路径控制（单个）05IBMSNA路径控制（组）06IP08SNA0CSNA42IEEE802.1网桥生成树协议BCBanyanVINESAA子网访问协议（SNAP）E0NovellNetWareF0IBMNetBIOS《网络协议与应用》第3章物理链路层协议29N（S）－传送方发送顺序号N（R）－传送方等待接收的顺序号SS－分别表示接收就绪RR（00）、拒绝REJ（01）、接收未就绪RNR（10）MMMMM－修改功能比特，用于LLC子层逻辑连接的建立和管理。P/F－所发送的帧为命令帧时为P（0），为响应帧为F（1）X－保留比特，置0信息传送命令/应答－I帧监控传送命令/应答－S帧未分配编号传送命令/应答－U帧控制字段（1或2字节）：指出一个管理帧或者一个信息帧，其中包含用于数据确认、错误恢复和流量控制等的发送帧和接收帧的计数，这取决于帧的类型。对于局域网传输的大多数帧而言，其中要么包含发送帧的计数N（S）及接收帧的计数N（R），要么只含接收帧的计数N（R）。但对于后一种情况，必须同时包含“RR”管理帧命令（命令(即请求)），表明相应的接收端就绪，可以接收更多的帧。其流量控制方式是：《网络协议与应用》第3章物理链路层协议30控制字段（1或2字节）：其流量控制方式是：（1）如果接收端缓冲区都被占用，他向发送方传输一个“RNR”帧，告诉对方自己尚未准备就绪，无法处理更多的帧。当打印机正忙于打印时，通常会出现这种情况。（2）如果接收端已经就绪，就会发出“RR”帧。两个端结点之间就是通过这种方式进行流量控制的。NETBIOS和HDLC等协议就采用了这种控制。如果使用的传输协议是IPX或者TCP/IP，则控制字段将包含一个“03H”，而不含发送帧或者接收帧的计数。特别说明：控制字段一般总为“0x03”(TCP/IP)。信息字段：对于以太网来说，信息字段可以包含多达1500字节的数据。实际数据为

43-1497字节。《网络协议与应用》第3章物理链路层协议31

下面的帧片段说明了此帧的LLC部分。请问此帧正在执行什么协议，并将送到上一层的NETBIOS进程。《网络协议与应用》第3章物理链路层协议32《网络协议与应用》第3章物理链路层协议330000030000000001000cf18f210500c4f0f0..........!.....0010032c00ffef0800000000000000444f4d.,...........DOM002041494e3220202020202020201c533032AIN2.S02003031392020202020202020202000ff534d19..SM004042250000000000000000000000000000B%..............005000000000000000000000000000110000................006039000000000000000000e803000000009...............00700000000039005c000300010001000200....9.\.........008050005c4d41494c534c4f545c4e45545cP.\MAILSLOT\NET\00904e45544c4f474f4e0012000000530030NETLOGON.....S.000a000320031003900000000005c4d41494c.2.1.9.....\MAIL00b0534c4f545c4e45545c47455444433436SLOT\NET\GETDC4600c0380000000000000000000b000000ffff8...............00d0ffff..SAPMAC此帧正在执行NETBIOS协议，并将送到上一层的NETBIOS进程。《网络协议与应用》第3章物理链路层协议340000000a8a8c5b40000a8a2f21000030

aaaa....[@.../!..0..00100300000c0112450000284c1e0000ff11......E..(L.....0020deab0a2f21000a8c5b40000007b70014.../!...[@......00306d56feedface0001000000000000mV............问题1：下面的帧片段说明了此帧的LLC部分。此帧正在执行什么协议？？答案：SNAP子网访问协议《网络协议与应用》第3章物理链路层协议35DLC:-----DLCHeader-----DLC:DLC:Frame1arrivedat09:18:37.3543;framesizeis143(008Fhex)bytes.DLC:Destination=Station3Com676974DLC:Source=Station3Com741178DLC:802.3length=129DLC:LLC:-----LLCHeader-----LLC:LLC:DSAP=F0,SSAP=F0,Command,Iframe,N(R)=29,N(S)=109LLC:NETB:-----NETBIOSDataOnlyLast-----问题2：下面是较完整的片段。《网络协议与应用》第3章物理链路层协议36ADDRHEXASCII000002608C67697402608C7411780081F0F0.`.git.`.t.x....0010DA3A0E00FFEF1600000000006B161901.:..........k...Question：“Iframe”,N(R)=29,N(S)=109请问上面的信息各说明（代表）了什么？《网络协议与应用》第3章物理链路层协议37以太网MAC地址上的特殊位个体/群组（Individual/Group）位：指示单播(0)或多播(1)通用/本地管理（Universal/LocallyAdministered）位：指示是不是IEEE分配的地址（是IEEE分配设置为0）路由信息指示位：指明当前是否为MAC级的路由信息。只对令牌环网有意义。《网络协议与应用》第3章物理链路层协议38《网络协议与应用》第3章物理链路层协议39以太网(V2)和IEEE802.3的比较相同

最大帧长度 最小数据字节 帧校验FCS的计算不同 地址字段（802.3允许6或2字节地址）以太网的类型字段和IEEE802.3的长度字段互换

以太网和IEEE802.3不是完全相同的！！！因此在网络层及以上层次是不兼容的。《网络协议与应用》第3章物理链路层协议403802.1Q虚拟局域网（VLAN）帧 IEEE802.1Q是虚拟桥接局域网的正式标准，它定义了同一个物理链路上承载多个逻辑子网VLAN的方法。 IEEE802.1Q在标准的IEEE802.3以太帧结构中加入4个字节，这4个字节统称为虚拟局域网标签（VLAN

Tag）。 实际上，VLAN成员的定义可以分为4种：

1根据端口划分VLAN

2根据MAC地址划分VLAN

3根据网络层划分VLAN--这种划分VLAN的方法是根据每个主机的网络层地址或协议类型(如果支持多协议)划分的

4IP组播作为VLAN

IP组播实际上也是一种VLAN的定义，即认为一个组播组就是一个VLAN，这种划分的方法将VLAN扩大到了广域网

《网络协议与应用》第3章物理链路层协议41802.1Q协议定义了基于端口的VLAN模型，这是使用得最多的一种方式。如图所示，每一个支持802.1Q协议的主机，在发送数据包时，都在原来的以太网帧头中的源地址后增加了一个4字节的802.1Q帧头，之后接原来以太网的长度或类型域，关于以太网帧头的封装格式，参见以太网方面的知识。

图

带有802.1Q标签头的以太网帧

《网络协议与应用》第3章物理链路层协议42这4个字节的802.1Q标签头包含了2个字节的标签协议标识（TPID--TagProtocolIdentifier，它的值是8100），和两个字节的标签控制信息（TCI--TagControlInformation），TPID是IEEE定义的新的类型，表明这是一个加了802.1Q标签的文本，如下图显示了802.1Q标签头的详细内容。

图802.1Q标签头

该标签头中的信息解释如下：

LANIdentified(VLANID):这是一个12位的域，指明VLAN的ID，一共4096个，每个支持802.1Q协议的主机发送出来的数据包都会包含这个域，以指明自己属于哪一个VLAN。

CanonicalFormatIndicator(cfi)：这一位主要用于总线型的以太网与FDDI、令牌环网交换数据时的帧格式。

Priority：这3位指明帧的优先级。一共有8种优先级，主要用于当交换机阻塞时，优先发送哪个数据包。《网络协议与应用》第3章物理链路层协议43InternetProtocolSource:29Destination:1TransmissionControlProtocolSourceport:1162(1162)Destinationport:6000(6000)ADDRHEXASCII00060089fb1f300400540ef2481000020.`.....@.@.$...100800450000343b3740004006b7c88397..E..4;7@.@.....20208183972015048a17704e14df554d3d.......pN..UM=305c99801069183c4c00000101080a0004\...i.<L........40f0c80199a3f3Frame10(70onwire,70captured)EthernetIIDestination:00:60:08:9f:b1:f3Source:00:40:05:40:ef:24Type:802.1QVirtualLAN(0x8100)802.1QVirtualLAN000.............=Priority:0...0............=CFI:0....000000100000=ID:32Type:IP(0x0800)《网络协议与应用》第3章物理链路层协议444802.1p---了解802.1p协议定义了优先级的概念，对于那些实时性要求很高的数据包，主机在发送时在MAC帧头增加3位优先级，指明该数据包优先级高，这样，当以太网交换机数据流量比较多时，它就会考虑优先转发这些优先级高的数据包。802.1p协议还定义了通用属性注册协议GARP--GenericAttributeRegistrationProtocol。这里的Attribute是指组播MAC地址、端口过滤模式和VLAN等属性，GARP协议实际上可以定义很多交换机应该具有的特性，目前，它定义了GMRP--GARPMulticastRegistrationProtocol和GVRP--GARPVLANRegistrationProtocol两个协议，以后会根据网络发展的需要定义其他的特性。GARP定义了以太网交换机之间交换这些特性信息的方法，如何发送数据包，接收的数据包如何处理等等。ISL&DISLISL&DISL：思科交换链路内协议和动态ISL协议（ISL&DISL：CiscoInter-SwitchLinkProtocolandDynamicISLProtocol）和802.1Q一样，ISL作用于OSI模型第2层。所不同的是，ISL协议头和协议尾封装了整个第2层的以太帧。正因为此，ISL被认为是一种能在交换机间传送第2层任何类型的帧或上层协议的独立协议。《网络协议与应用》第3章物理链路层协议45《网络协议与应用》第3章物理链路层协议463.4令牌环和SNAP----令牌环组成令牌环帧的各个字段如图所示。令牌环网主要用于IBM环境中，当节点工作于源路由桥接（SRB）环境时，源地址中的一个特定的（预留）指示位将起作用。令牌格式《网络协议与应用》第3章物理链路层协议47《网络协议与应用》第3章物理链路层协议48帧开始/结束标志（SD/ED）：标识帧的开始和结束，取值为JK0JK000和JK1JK1IE(说明：J和K是非数据标志)；

E位（差错标志）：由环中继转发器RPU置位，RPU在转发每个帧的同时，也执行差错校验动作，并利用RPU具有的一位延迟来置位差错标志。访问控制字段（AC）：

Pr/Rr：本帧优先级和预定优先级，

T：令牌标识，T＝0时，标识对应帧为令牌帧，T＝1时，标识对应帧为信息帧。

M：监视位，由环路中的监控器（或者具有监控功能的RPU）填写，发送结点发送该帧（或令牌）时，M置为0，当该帧经过监控器时，监控器将该位置为1（监测是否有故障，如有则置1）。如果监控器发现监视位已经被置为1，则认为发送结点出了故障，未能按规定撤出该帧，此时监控器负责撤出该帧，并发出令牌帧。

《网络协议与应用》第3章物理链路层协议49帧控制字段（FC）：格式为“FFzzzzzz”；

FF：帧的种类，FF=00，MAC控制帧；FF=10，管理帧。FF=01，数据帧，本帧携带的LLC帧填放在DATA字段中；帧状态标志（FS）：格式为“ACxxACxx”；

由发送方复位和接收方置位，表示帧的收取状况。

A：地址确认位，由接收方置位，表示帧中的目标地址（宿地址）正确；

C：信息复制位，由接收方置位，表示此帧已被接收方正确复制。

xx：保留未用。《网络协议与应用》第3章物理链路层协议50DLC:-----DLCHeader-----DLC:DLC:Frame2arrivedat15:57:04.871;framesizeis67(0043hex)bytes.DLC:AC:Framepriority0,Reservationpriority0,Monitorcount1DLC:FC:LLCframe,PCFattentioncode:NoneDLC:FS:Addrrecognizedindicators:00,Framecopiedindicators:00DLC:Destination=StationIBM0033BFDLC:Source=StationIBM002FEBDLC:LLC:-----LLCHeader-----LLC:LLC:DSAP=E0,SSAP=E0,Command,Unnumberedframe:UILLC:IPX:-----IPXHeader-----IPX:ADDRHEXASCII0000184010005A0033BF10005A002FEBE0E0.@..Z.3...Z./...001003FFFF003200110000111110005A0033....2........Z.3《网络协议与应用》第3章物理链路层协议513.4令牌环和SNAP--LLC/子网访问协议SNAP子网访问（/接入）协议SNAP规范了在IEEE网络上传输IP数据报的标准方法。换句话说，在IEEE802网络上将IP数据报封装于802.2LLC、SNAP数据链路层和802.3、802.4或802.5网络物理层中。

SNAP包含于逻辑链路控制LLCIEEE802.2协议头中，主要用来在IEEE802网络上封装IP数据包、地址解析协议ARP的请求和答复。SNAP协议头依照于LLC协议头并且包含了组织代码，该组织代码表示生产厂商的代码，其余16位为以太类型EtherType代码。在SNAP中，IP数据报的传输并不依赖于下层LAN技术（各种以太网和令牌环类型）的传输速率，它具有各种不同的传输速率（从1Mbps到20Mbps）。《网络协议与应用》第3章物理链路层协议52基本以太帧上的IP

最初的IP实现是在以太LAN上承载的。以太头中的“以太类型”字段用来指示载荷中的IP包（800hex=IP)。IEEE802.xLAN上的IP IEEELAN使用更通用的过程来识别所承载的协议，即通过LLC子层的方法。在LLC中的目的业务接入点DSAP和源业务接入点SSAP的数值为一个特定的值，用来指示出现子网接入协议SNAP字段，而这一字段承载了上层协议的指示信息LLCDSAP(0xAA)IP报头高层业务数据SNAPIPMAC帧SSAP(0xAA)控制0x03OUI3字节IEEE802.XMAC尾IEEE802.XMAC头PID2字节加入SNAP是为了在802.x帧中加入IP协议和ARP协议。SNAP协议紧跟在LLC协议之后，并在802.x帧中打包，OUI是组织标识符，PID则标识了上层协议。《网络协议与应用》第3章物理链路层协议530000

1040000a8a8c5b40000a8a2f2100aaaa....[@.../!..0..001003

0000000800450000284c1e0000ff11......E..(L.....0020deab0a2f21000a8c5b40000007b70014.../!...[@......00306d56feedface0001000000000000mV............下面的帧片段说明了此帧的LLC部分。此帧正在承载SNAP子网访问协议,并封装IP数据包

《网络协议与应用》第3章物理链路层协议543.5WLAN与IEEE802.111997年6月，IEEE推出了802.11标准，开创了WLAN先河；目前，WLAN领域主要是IEEE802.11x系列与HiperLAN／x系列两种标准。包括以下标准：a、IEEE802.11x系列802.11是1997年IEEE最初制定的一个WLAN标准。主要用于解决办公室无线局域网和校园网中用户与用户终端的无线接入，其业务范畴主要限于数据存取，速率最高只能达2Mbit／s。由于它在速率、传输距离、安全性、电磁兼容能力及服务质量方面均不尽人意，从而产生了其系列标准；802.11a高速WLAN协议，使用5G赫兹频段。最高速率54Mbps，实际使用速率约为22-26Mbps与802.11b不兼容，是其最大的缺点。也许会因此而被802.11g淘汰。《网络协议与应用》第3章物理链路层协议55802.11b目前最流行的WLAN协议，使用2.4G赫兹频段。最高速率11Mbps，实际使用速率根据距离和信号强度可变（150米内1-2Mbps，50米内可达到11Mbps）802.11b的较低速率使得无线数据网的使用成本能够被大众接受（目前接入节点的成本仅为10-30美元）。另外，通过统一的认证机构认证所有厂商的产品，802.11b设备之间的兼容性得到了保证。兼容性促进了竞争和用户接受程度。《网络协议与应用》第3章物理链路层协议56802.11e基于WLAN的QoS协议，通过该协议802.11a,b,g能够进行VoIP。也就是说，802.11e是通过无线数据网实现语音通话功能的协议。该协议将是无线数据网与传统移动通信网络进行竞争的强有力武器。802.11g802.11g是802.11b在同一频段上的扩展。支持达到54Mbps的最高速率。兼容802.11b。该标准已经战胜了802.11a成为下一步无线数据网的标准。

《网络协议与应用》第3章物理链路层协议57802.11c为MAC／LLC性能增强；801.11d对应802.11b版本，解决那些不能使用2.4GHz频段国家的使用问题；802.11f用于改善802.11协议的切换机制，使用户能在不同无线信道或接入设备点间可漫游；802.11h802.11h是802.11a的扩展，目的是兼容其他5G赫兹频段的标准，如欧盟使用的HyperLAN2。《网络协议与应用》第3章物理链路层协议58802.11i802.11i是新的无线数据网安全协议。802.11i及802.1x主要着重于安全性，802.11i能支持鉴权和加密算法的多种框架协议，支持企业、公众及家庭应用，802.1x的核心为具有可扩展认证协议EAP，可对以太网端口鉴权，扩展至无线应用；

已经普及的WEP协议中的漏洞，将成为无线数据网络的一个安全隐患。802.11i提出了新的TKIP协议解决该安全问题。《网络协议与应用》第3章物理链路层协议59802.11j的作用是解决802.11a与欧洲HiperLAN／2网络的互连互通；802.11／WNG解决IEEE802.11与欧洲ETSI的BRAN—HiperLAN及日本ARAB--HiSWAN统一建成全球一致的WLAN公共接口；802.11n已将速率增强至108／320Mbit／s；并已进一步改进其管理开销及效率802.11／RRM与无线电资源管理有关的标准，以增强802.11的性能；802.11／HT，以进一步增强802.11的传输能力，取得更高的吞吐量；

《网络协议与应用》第3章物理链路层协议60802.11Plus，拟制订802.11WLAN与GPRS／UMTS之类多频、多模运行标准，可有松耦合及紧耦合两种类型。松耦合时两种网络分别部署，WLAN仅利用GPRS之类网络的用户数据库，可通过MobileIP(MIP)提供两网络间的移动性，通过RADUIS(RemoteAccessDail—InUserService，远程接入拨号用户业务)实现AAA(AuthenticationAuthorizationAccounting，鉴权，授权和计帐)，由于MIP可能导致高传输时延，从而不容易达到无缝隙会话切换；而紧耦合时，WLAN直接连至业务支持节点SGSN或标准化接口Gb、lu等，WLAN数据需经_LTGPRS之类核心网转发，完全按GPRS方式进行AAA，此时，能在两网络间提供很强的移动性。为与蓝牙在2.4GHz频段较好共存，亦采用Adhoc网络拓扑结构及自适应跳频信道分配技术。《网络协议与应用》第3章物理链路层协议61b、HiperLAN／x系列HiperLAN是由ETSI的RESl0工作组提出的欧洲WLAN标准。工作频段为5.12—5.30GHz及17.1—17.3GHz。早期的HiperLAN／1采用GMSK调制，最高传输速率为23.5Mbit／s，与当时技术上较成熟的IEEE802.11b相比，无明显优势；HiperLAN／2采用OFDM（正交频分复用）作物理层手段，可将速率提高至54Mbit／s，并能有效对抗多径干扰，以及与IEEE802.11a共享一些相同部件，在较大范围内取得较好的性能／价格比。其信道带宽为22MHz，调制方式亦为OFDM--BPSK／QPSK／16／64QAM，系列化传输速率为6、9、12、18、27、36、54Mbit／s。

《网络协议与应用》第3章物理链路层协议623.5.1IEEE802.11帧格式IEEE802.11帧格式由IEEE802.11的头和尾，以及IEEE802.2LLC的头组成。如图所示。Address1Address2DSAPSSAPControlPayloadAddress3FrameCheckSequenceFrameControlIEEE802.2LLCHeaderDuration/ID...IEEE802.11HeaderIEEE802.11TrailerSequenceControlAddress4持续时间/ID《网络协议与应用》第3章物理链路层协议63帧控制：2字节长，拥有关于帧类型和怎样处理帧的控制信息。包含如下子字段：ProtocolVersionTypeSubtypeToDSFromDSMoreFragmentsRetryPowerManagementMoreDataWEPOrder协议版本：2位，指明用来创建帧的IEEE802.11的协议版本号。当前的IEEE802.11，设置为0。类型：2位，指明IEEE802.11帧的类型。定义了3个值：00，用于管理帧；01，用于控制帧；10，用于数据帧；11，预留。子类型：4位，指明管理、控制或者数据帧的特定类型。《网络协议与应用》第3章物理链路层协议64TODS：1位标志，指明（被设为1时）帧的目的地是分布式系统、连接无线AP和提供对有线节点访问的有线网络。只有以红外模式操作的无线节点才设置此值。FROMDS：

1位标志，指明帧是否来源于有线网络。更多分段：

1位标志，指明（被设为1时）帧有更多的段，本帧也是某帧中的一段。如果帧没有分段中或者是分段帧中的最后一段，则被设为0。重试：

1位标志，指明帧是重传帧。ProtocolVersionTypeSubtypeToDSFromDSMoreFragmentsRetryPowerManagementMoreDataWEPOrder《网络协议与应用》第3章物理链路层协议65电源管理：

1位标志，当设为1时，指明传输的无线节点运行在省电模式下。更多数据：

1位标志，被设为1时指示无线AP至少有一个缓冲的帧要发送到无线节点。WEP:1位标志，当设为1时，指明有效载荷是用WEP（有效设备隐私协议）加密的。顺序：

1位标志，被设为1时表示帧必须按顺序处理。ProtocolVersionTypeSubtypeToDSFromDSMoreFragmentsRetryPowerManagementMoreDataWEPOrder《网络协议与应用》第3章物理链路层协议66持续时间/ID：2字节，如果是控制帧则为其ID;(只有控制帧例外)其他帧则是指传输的持续时间(微秒级)，即就是NAV（NetworkAllocationVector）的值。地址1：目标MAC地址,6字节，指明无线节点（在“特殊”模式中，由一个无线节点发送到另一无线节点或由无线AP发送到另一无线节点时）或者SSID（服务设置标识符）（从一个无线节点发送到一个无线AP时）的目标MAC地址。地址2：源MAC地址，6字节，含有发送节点（在“特殊”模式中，由一个无线节点发送到另一无线节点或由无线AP发送到另一无线节点时）或服务集标识符SSID（从一个无线节点发送到一个无线AP时）的MAC地址。地址3：6字节，含有用“特殊”模式发送到另一无线节点的帧的SSID、从无线AP发送到另一无线节点的帧的源地址，或者从无线节点发送到无线AP的帧的目的地址。《网络协议与应用》第3章物理链路层协议67序列控制：用于流控，2字节长，有4位数据帧段号字段和12位序列号字段，这2个字段一起使用能使接收者丢弃重复的帧。当帧被分成段时，段号字段用来指示段的顺序。如果没有分段，就将该字段设置为0。序列号最小为0，最大为4095，当增加到超过最大值后，又从0开始。帧内的所有段都有相同的序列号。地址4：6字节长，含有源无线节点的MAC地址。这个字段仅当帧的控制字段中TODS和FROMDS标志为1时才有效，用来指示无线AP之间的通信。净载荷：0-2308B帧校验序列：4字节长的CRC，提供从控制字段到有效载荷字段的所有字段的位级（BIT）完整性验证。802.11FrameTypes:(exceptdataframes),managementframes,controlframes.

ManagementFrames：Managementframesareusedfortheinitialcommunicationbetweenstationsandaccesspoints.ControlFrames：Controlframesareusedforaccessingthechannelandacknowledgingframes.《网络协议与应用》第3章物理链路层协议68《网络协议与应用》第3章物理链路层协议69《网络协议与应用》第3章物理链路层协议70问题：隐藏终端和暴露终端隐藏终端和暴露终端问题产生的原因和影响：由于adhoc网络具有动态变化的网络拓扑结构，且工作在无线环境中，采用异步通信技术，各个移动节点共享同一个通信信道，存在信道分配和竞争问题；为了提高信道利用率，移动节点电台的频率和发射功率都比较低；并且信号受无线信道中的噪声、信道衰落和障碍物的影响，因此移动节点的通信距离受到限制，一个节点发出的信号，网络中的其它节点不一定都能收到，从而会出现“隐藏终端”和“暴露终端”问题。隐藏终端”和“暴露终端”的存在，会造成adhoc网络时隙资源的无序争用和浪费，增加数据碰撞的概率，严重影响网络的吞吐量、容量和数据传输时延。《网络协议与应用》第3章物理链路层协议71隐藏终端隐藏终端是指在接收接点的覆盖范围内而在发送节点的覆盖范围外的节点（如:C）。隐藏终端由于听不到发送节点的发送而可能向相同的接收节点发送分组,导致分组在接收节点处冲突。冲突后发送节点要重传冲突的分组，这降低了信道的利用率。《网络协议与应用》第3章物理链路层协议72隐藏终端又可以分为隐发送终端和隐接收终端两种。在单信道条件下，隐发送终端可以通过在发送数据报文前的控制报文握手来解决。但是隐接收终端问题在单信道条件下无法解决。当A要向B发送数据时，先发送一个控制报文RTS;B接收到RTS后，以CTS控制报文回应（CTS广播）；A收到CTS后才开始向B发送报文，如果A没有收到CTS，A认为发生了冲突，重发RTS,这样（同时）隐发送终端C能够听到B发送的CTS，知道A要向B发送报文，C延迟发送，解决了隐发送终端问题。对于隐接收终端，当C听到B发送的CTS控制报文而延迟发送时，若D向C发送RTS控制报文请求发送数据，因C不能发送任何信息，所以D无法判断是RTS控制报文发生冲突，还是C没有开机，还是C时隐终端，D只能认为RTS报文冲突，就重新向C发送RTS。因此，当系统只有一个信道时，因C不能发送任何信息，隐接收终端问题在单信道条件下无法解决。《网络协议与应用》第3章物理链路层协议73暴露终端暴露终端是指在发送接点的覆盖范围内而在接收节点的覆盖范围外的节点（如：B）。暴露终端因听到发送节点的发送而可能延迟发送。但是，它其实是在接收节点的通信范围之外，它的发送不会造成冲突。这就引入了不必要的时延。《网络协议与应用》第3章物理链路层协议74暴露终端又可以分为暴露发送终端和暴露接收终端两种。在单信道条件下，暴露接收终端问题是不能解决的，因为所有发送给暴露接收终端的报文都会产生冲突；暴露发送终端问题也无法解决，因为暴露发送终端无法与目的节点成功握手。当B向A发送数据时，C只听到RTS控制报文，知道自己是暴露终端，认为自己可以向D发送数据。C向D发送RTS控制报文。如果是单信道，来自D的CTS会与B发送的数据报文冲突，C无法和D成功握手，它不能向D发送报文。《网络协议与应用》第3章物理链路层协议75在单信道下，如果D要向暴露终端C发送数据，来自D的RTS报文会与B发送的数据报文在C处冲突，C收不到来自D的RTS,D也就收不到C回应的CTS报文。因此，在单信道条件下，暴露终端问题根本无法得到解决！《网络协议与应用》第3章物理链路层协议76隐藏终端和暴露终端问题的解决方法解决隐藏终端问题的思路是使接收节点周围的邻居节点都能了解到它正在进行接收，目前实现的方法有两种：一种是接收节点在接收的同时发送忙音来通知邻居节点，即BTMA系列；另一种方法是发送节点在数据发送前与接收节点进行一次短控制消息握手交换，以短消息的方式通知邻居节点它即将进行接收，即RTS/CTS方式。这种方式是目前解决这个问题的主要趋势，如已经提出来的CSMA/CA、MACA、MACAW等。还有将两种方法结合起来使用的多址协议，如DBTMA。《网络协议与应用》第3章物理链路层协议77《网络协议与应用》第3章物理链路层协议78DistributedInterframeSpace(DIFS)ShortInterframeSpace(SIFS)RequestToSend(RTS)ClearToSend(CTS)《网络协议与应用》第3章物理链路层协议79《网络协议与应用》第3章物理链路层协议80持续时间计数器NAV（NetworkAllocationVectorWirelessLANscannotimplementCSMA/CDforthreereasons:1.Forcollisiondetectionastationmustbeabletosenddataandreceivecollisionsignalsatthesametime.Thiscanmeancostlystationsandincreasedbandwidthrequirements.2.Collisionmaynotbedetectedbecauseofthehiddenstationproblem.3.Thedistancebetweenstationscanbegreat.Signalfadingcouldpreventastationatoneendfromhearingacollisionattheotherend.《网络协议与应用》第3章物理链路层协议81《网络协议与应用》第3章物理链路层协议823.7SLIPANDPPPSLIP（SerialLineIP）—串行线路的Internet数据链路层协议PPP（Point-to-PointProtocol）—点-点协议SLIP与PPP用于串行通信的拨号线路上，是目前家庭计算机或公司用户通过ISP接到Internet主要的协议。《网络协议与应用》第3章物理链路层协议833.7.1SLIP协议SLIP出现于20世纪80年代初，最早是在BSDUNIX4.2版操作系统上实现的;SLIP协议支持TCP/IP协议;但不是Internet正式标准。SLIP提供在串行通信线路上封装IP分组的最简单方法。先对数据报进行了简单的封装，然后来用RS-232接口串行线路进行传输;SLIP通常也用来将远程终端连接到UNIX主机，也可通过租用或拨号串行线路进行主机到路由器，以及路由器到路由器的通信。《网络协议与应用》第3章物理链路层协议84典型的SLIP接入方式Internet的家庭或小型公司用户通过调制解调器、电话网络连接到ISP的调制解调器；ISP的调制解调器再通过它的路由器接入Internet；SLIP系统一般可以发送和接收1006B的IP数据报。《网络协议与应用》第3章物理链路层协议85SLIP协议的帧结构RFC1055文件对SLIP帧格式进行了讨论;SLIP帧头与帧尾的“C0”，是协议使用的惟一的一个控制字符;C0的二进制编码比特序列是10000110000000(C为ASCII码值)

C0的使用将影响SLIP帧数据的透明性;解决的方法是：字符填充

《网络协议与应用》第3章物理链路层协议86

SLIP协议的缺点使用SLIP协议时，通信的双方都必须知道对方的IP地址，因为SLIP协议没有为它们提供相互交换地址信息的方法；没有设置协议类型字段，不具备同时处理多种网络层协议的能力；没有校验和字段，差错控制功能由高层的协议承担；SLIP协议并不是Internet的协议标准，因此不同版本的之间就会存在着差别，使得互连变得困难。《网络协议与应用》第3章物理链路层协议873.7.2CSLIP协议SLIP协议通常运行于传输速率相对较低的串行线路上;在常用于Telnet之类的应用程序中，人们提出了一种压缩的SLIP（CSLIP）协议;RFC1144对CSLIP进行了定义;并说明在SLIP链路上如何使用它将IP和TCP头压缩为3到5个字节。Telnet是一种交互式的应用程序，每次常常只传送几个字节的信息，通信效率低。

《网络协议与应用》第3章物理链路层协议883.7.3PPP协议基本特点PPP协议是Internet标准，RFC1660、RFC1661定义了PPP协议与帧结构；PPP协议处理了差错检测，支持面向字符型协议与面向比特型协议,可以支持IP协议及其他一些网络层协议（例如IPX协议）；PPP协议不仅在拨号电话线，并且在路由器─路由器之间的专用线上广泛应用;PPP协议是在大多数家庭个人计算机和ISP之间使用的协议，它可以作为在高速广域网和社区宽带网协议族的一部分。使用链路控制协议LCP（linkcontrolprotocol）来建立、配置、测试和拆除数据链路。使用网络控制协议NCP（networkcontrolprotocol）来协商、配置不同网络层的各种参数选项。《网络协议与应用》第3章物理链路层协议89组成：4个部分

封装：一种封装多协议数据报的方法。PPP封装提供了不同网络层协议同时通过统一链路的多路技术。（人们）精心的设计PPP封装，使其保有对常用支持硬件的兼容性。

链路控制协议LCP：为了在一个很宽广的环境内能足够方便的使用，PPP提供了LCP。LCP用于就封装格式选项自动的达成一致，处理数据包大小的变化，探测looped-back链路和其他普通的配置错误，以及终止链路。提供的其他可选设备有：对链路中对等单元标识的认证，和链路功能正常或链路失败情况下的决定。

网络控制协议NCP：一种扩展链路控制协议，用于建立、配置、测试和管理数据链路连接。

配置：通过链路控制协议使PPP链路很容易配置。该机制也应用于其它控制协议如网络控制协议（NCPs）

《网络协议与应用》第3章物理链路层协议90过程： －PPP链路建立，发送端PPP首先发送LCP帧来配置（有选择）测试数据链路。 －选择网络层协议。在数据链路建立起来，并由LCP协调好之后，发送端PPP发送NCP帧来选择和配置一个或多个网络层协议。【以上两个亦可称为PPP连接。并可以细化为以下4steps:用LCP对PPP进行配置；使用PPP验证协议进行验证（可选）；回叫（如：使用回叫控制协议CBCP）（可选）；使用NCP进行协议配置（如：使用IPCP,压缩控制协议CCP,加密控制协议ECP）】 －数据传送，网络层协议选择完成后，就可以进行PPP数据传送。 －链路关闭，外部事件发生（超时、用户干预）或由LCP或NCP关闭数据链路简化过程如下图：《网络协议与应用》第3章物理链路层协议91PPP协议简化的阶段流程图开始《网络协议与应用》第3章物理链路层协议92PPP信息帧格式（PPP的帧格式类似HDLC的帧，但是面向字符的。）标志（flag）：01111110

采用字符填充法,对数据域出现0x7e（首尾标志字符）、0x7d（转义字符）和所有小于0x20的字符（ASCII控制字符）都必须在前增添转义字符0x7d（ESC），本身的第六位还必须取反。如0x7e0x7d0x5e，0x010x7d0x21。

地址（address）：值为“FF”（11111111），表示网中所有的站都接收该帧，目的是避免给每站分配链路地址。控制（control）：值为“03”（00000011），表明是无序号帧，没有采用序号和确认来进行可靠的传输。但在有噪音的环境里（无线网络），则使用序号方式进行可靠传输。通过LCP可商议出省略这两个固定字段的选项。《网络协议与应用》第3章物理链路层协议93协议（protocol）：长度为2字节，它标识出网络层协议数据域的类型。 协议字段的编码指出信息字段中携带什么类型的数据分组。以“0”开始的编码表示携带的是网络层的分组，如：IP（0x0021），IPX，OSICLNP，XNS等；以“1”开始的编码表示携带的是用于协商协议的分组，包括用来协商链路参数的LCP（0xc021）和针对所支持的每种网络层协议而定的不同NCP。通过LCP可商议出1个字节的协议字段。

常用的网络层协议的类型主要有：

协议字段不同，后面的信息字段类型就不同。

0021H—TCP/IP002BH—NOVELL0023H—OSI 003DH—Multilink(多链路)

0027H—DEC 0xC021—信息字段是链路控制数据LCP 0x8021—信息字段是网络控制数据NCP 0xC023—信息字段是安全性认证P