IEEE802.2之LLC(逻辑链路控制)_llc协议-程序员宅基地

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一、概念

IEEE 802.2 是一种用于局域网(LAN)和都会区域网(MAN)的数据链路层逻辑链路控制(LLC)的标准。它是 IEEE 802 系列标准中的一个组成部分,专门用于定义如何在数据链路层内进行帧的多路复用和流量控制。该标准为局域网和都会区域网提供了一个通用的数据链路层接口。

IEEE 802.2 的主要目标是为各种不同的局域网提供一个统一的逻辑链路控制层。这意味着无论下层的物理介质和帧格式如何,上层的网络层和传输层都可以通过一个统一的接口与数据链路层进行交互。

逻辑链路控制(简称LLC)是数据链路层(Layer 2)的上部子层,用于管理帧同步、流量控制、多路复用和错误通知等任务。LLC位于数据链路层和网络层之间,提供了一种机制,使得多种网络层协议能够透明地工作在任何IEEE 802兼容的局域网上。

LLC是IEEE 802.2标准的一部分,与下层的媒体访问控制(MAC)共同组成了完整的数据链路层。这种分层的目的主要是为了灵活性和可复用性。通过LLC,多种不同的网络协议(例如,IP、IPX、AppleTalk等)能够在同一物理网络上进行通信,而不需要关心具体的硬件实现。

LLC的主要功能:

1. 多路复用/解复用:LLC使得多种网络层协议可以共享同一个数据链路,通过在数据帧中添加类型字段进行标记。

2. 流量控制:LLC可为数据帧的发送和接收提供流量控制机制,防止数据的丢失和缓冲区溢出。

3. 错误检测:虽然LLC不负责错误修复,但它能够对错误帧进行标记,并可选择性地传递给上层。

4. 可选的可靠性服务:LLC还可以提供可选的确认和重传机制,以增加数据传输的可靠性。

LLC服务类型:

1. 无连接的无确认服务:最简单的服务类型,不提供确认和错误恢复机制,通常用于广播和多播。

2. 有连接的服务:通过建立逻辑连接并使用帧确认和重传机制,提供更可靠的数据传输。

3. 无连接的有确认服务:这种服务类型介于前两者之间,为单个数据帧提供确认机制,但不需要建立持久的逻辑连接。

二、协议讲解

LLC头中包含DSAP,SSAP以及Control字段

1.DSAP字段

在逻辑链路控制(LLC)子层中,DSAP字段是用于标识数据帧目标服务访问点的换句话说,DSAP 字段用于标明帧应该被传递到哪个上层协议(例如 IP、IPX 或其他网络层协议)

DSAP 字段通常为一个 8 位长的字段,位于 LLC 帧头的开始部分。它与 SSAP(源服务访问点)字段配对使用,以标识帧的源和目标上层协议。这样,LLC 层就能正确地将数据帧路由到相应的网络服务。

这个机制使得在同一物理网络连接上可以多路复用多种不同的网络协议。通过检查收到的数据帧的 DSAP 字段,LLC 层能够将数据帧传递给适当的上层协议处理。

需要注意的是,DSAP 字段是在 IEEE 802.2 LLC 协议标准中定义的,这个标准用于如 Ethernet、Wi-Fi(IEEE 802.11)、Token Ring(IEEE 802.5)等 IEEE 802 系列局域网技术。

DSAP 的具体值是由 IEEE 或其他标准化组织分配的,用于唯一标识不同的上层协议。例如,在 IP over IEEE 802 网络中,DSAP 的值可能会被设置为一个特定于 IP 的值,以确保帧被正确地传递到 IP 协议栈进行处理。

DSAP字段不同值的含义:

这些名称基本上代表了一组不同类型的网络协议或网络操作系统。下面简要介绍每一个:

IBM SNA

IBM SNA 是 IBM 公司在1974年推出的一种网络体系结构,用于定义主机和终端设备之间如何通信。它最初是为大型机环境设计的,并且是一种相当复杂的七层网络体系结构。尽管现在已经不如以前流行,但在某些特定的、通常是大型的企业环境中还是有应用。

IP

互联网协议(IP)是用于在因特网上发送数据包的主要协议。它是TCP/IP协议族的核心协议,并负责将数据包从源地址发送到目标地址。IPv4和IPv6是两个最常见的IP版本。

3Com

3Com 是一家曾经存在的网络技术公司,负责推出包括以太网交换机和网络接口卡在内的多种网络硬件产品。该公司在2010年被HP收购。

SNAP

SNAP 是一种用于在不同网络协议之间提供互操作性的数据链路层协议。当两种不同的网络协议需要在同一物理网络上进行通信时,SNAP 被用作一种"翻译"机制。

Banyan

Banyan 是一家专门从事网络操作系统和相关服务的公司,最著名的产品是Banyan VINES(Virtual Integrated NEtwork Service)。这是一个基于客户端/服务器体系结构的网络操作系统。

Novell

Novell 是一家主要从事电子目录服务(如Novell Directory Services或NDS)和网络操作系统(如NetWare)的公司。Novell NetWare 曾经是企业网络环境中最流行的网络操作系统之一。

Lan Manager

Lan Manager 是微软和IBM联合开发的一种网络操作系统。它最初是作为OS/2的一部分发布的,后来也有Windows版本。该系统主要用于文件和打印服务。

FE-CLNS 

FE-CLNS 是用于在OSI模型的网络层(第三层)提供无连接网络服务的一种协议。通常,这与IS-IS路由协议一起使用,特别是在电信网络中。

这些技术和协议在网络历史和发展中都有各自重要的角色,尽管一些现在可能已经不再广泛使用。

上图中,DSAP被设置为SNAP(子网访问协议),其值为0xAA

  • 1010 1010(二进制)= 0xAA(十六进制):这个值表示帧应该被传递给SNAP子层。SNAP是一个用于在同一个物理网络(例如Ethernet、Wi-Fi等)上多路复用不同网络协议的机制。

  • IG Bit: 这是DSAP字段最低有效位上的一个标志位,称为“个体/组群”标志。如果该位设置为0,表明这是针对个体地址的帧;如果设置为1,表示这是一个广播或多播帧。在你给出的例子中,这一位是0,意味着这是一个发往个体地址的帧。

SNAP注:

SNAP是一个用于在不同网络协议之间提供一个额外的多路复用层的机制。它最常用于IEEE 802局域网和其他数据链路层网络,特别是当数据链路层的协议字段长度不足以包容所有需要多路复用的网络协议时。

SNAP的主要功能是允许一个单一的数据链路层(如Ethernet、Wi-Fi等)同时支持多种不同的网络层协议(如IP、IPX等)。这是通过添加一个额外的SNAP头实现的,该头包括以下字段:

- OUI(组织唯一标识符): 这通常是一个24位字段,用于标识制定了随后出现的协议类型字段的组织。标准的Ethernet类型字段则用OUI为0。
  
- 协议类型: 这通常是一个16位字段,用于标识数据包的网络层协议。例如,IPv4可能被标识为0x0800,而ARP可能是0x0806。

在IEEE 802.2 LLC帧中,当DSAP(Destination Service Access Point)和SSAP(Source Service Access Point)字段都设置为0xAA时,一般会有一个随后的SNAP头。这样做可以确保在一个通用的数据链路层框架内,不同的网络层协议能够正确地被识别和路由。

总体而言,SNAP提供了一种灵活和可扩展的方法,用于在数据链路层中支持多种网络层协议。这是通过引入一个额外的头部和一些附加的字段来实现的,从而使得多种不同的协议可以共享相同的物理和数据链路层基础设施。

这是SNAP协议5个字节的内容。

"Organization Code"和"Type"字段中,组合成一个5字节的SNAP头:

  1. Organization Code:通常是3字节长,用于标识发出该帧的组织或者标识用于解释之后"Type"字段的标准。

  2. Type:这是一个2字节的字段,用于标识封装在该帧内的上层协议。

在这个例子中:

  • Organization Code是00:00:00。虽然这个代码官方属于Xerox,但在实际应用中它通常用于表示这是一个以太网封装(Ethernet SNAP)。

  • Type是0x0800,这通常表示该帧封装了一个IPv4数据包。

这两个字段位于LLC头的后面,作为数据链路层帧的一部分,紧跟在LLC头(包含DSAP, SSAP和Control field)后面。

所以,在LLC帧的DSAP和SSAP字段被设置为0xAA(表示这是一个SNAP帧)之后,额外的SNAP头(包括"Organization Code"和"Type")就会跟在LLC头后面,用于进一步标识上层协议。

2.SSAP字段

SSAP是用于数据链路层(OSI模型的第二层)通信中的一个字段,通常出现在LLC帧的头部。这个字段用于标识数据帧的源服务访问点,也就是说,它标识了生成该数据帧的上层协议。SSAP通常是一个8位的字段。

在LLC帧结构中,SSAP通常与DSAP配对使用,其中DSAP标识数据帧的目的服务访问点。

SSAP字段中的最低位有特殊的意义,称为C/R位。这一位用于指示该帧是一个命令帧还是响应帧。

- 如果C/R位是0,表示这是一个命令帧。
- 如果C/R位是1,表示这是一个响应帧。

除了C/R位外,SSAP的其他位用于标识特定的上层协议,如IP、IPX、NetBIOS等。

总的来说,SSAP是一种机制,用于在数据链路层中识别和管理来自不同上层协议的数据帧,以便正确地将这些帧路由到它们的目的地。

3.Control字段

在LLC子层中,Control字段是用于描述数据帧类型和流量控制信息的。这个字段可以是一个或两个字节长,具体取决于帧类型和操作模式。

在LLC协议中,通常有三种基本的帧类型:

1. 信息帧(I-Frame): 用于传送上层数据和进行流量控制。控制字段包括一个4位的发送序列号(N(S))和一个4位的接收序列号(N(R))。

2. 监控帧(S-Frame): 主要用于流量控制,没有包含数据部分。控制字段包括2位的监控帧类型代码(例如RR, RNR, REJ等)和一个4位的接收序列号(N(R))。

3. 非编号帧(U-Frame): 主要用于链路管理。这种帧有一个单字节的控制字段,其中包括3位的修饰符(M1, M2, M3)和5位的非编号命令/响应识别码。

这些帧类型有不同的控制字段格式,但通常都用于实现类似的功能,例如建立、维护或断开数据链路连接,或者进行流量控制。

在U-Frame和S-Frame中,控制字段一般都是一个字节。然而,在I-Frame中,控制字段通常是两个字节,用于携带额外的序列号信息。

总体来说,Control字段在LLC协议中起着至关重要的作用,用于控制数据帧的传输和处理。

在LLC协议中,Control field: U, func=UI (0x03) 指的是一个非编号帧(U-Frame)用于传输未编号的信息(Unnumbered Information, UI)。这是一种特殊类型的LLC帧,通常用于单向数据传输,而不需要确认。

- Control field: U:表示这是一个非编号帧(U-Frame)。
- func=UI:表示这个非编号帧的功能是“未编号信息”。
- 0x03:这是控制字段的16进制表示,对应于UI功能。

这个控制字段可以进一步分解为不同的位:

- 000. 00.. = Command: Unnumbered Information (0x00):这些位指定这是一个未编号信息命令。在这种情况下,它是一个数据传输帧但不需要确认。
  
- .... ..11 = Frame type: Unnumbered frame (0x3):这些位指明帧类型为非编号帧(U-Frame)。这意味着该帧用于控制操作,如连接管理或者在这种情况下,传输未编号的信息。

通常,在一些无线和以太网网络中,UI帧用于传输上层如IP的数据包,因为它们允许数据传输而不需要复杂的确认机制,从而降低了通信的复杂性和延迟。

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