【跟著小編從零開始學以太網】之詳解以太網資料鏈路層

關鍵字 :Microchip資料鏈路層MAC層LLC層以太網路幀結構

小編又來了,閒話少說,我們直接開門見山進入主題。上一篇博文詳細解釋了以太網的資料鏈路層,大家都知道了實體層在物理連接上以透明方式傳送位元流,包括編碼、多工、同步、時鐘恢復和序列化等等。那麼接下來我們就來看看資料鏈路層,詳細解釋一下資料鏈結層

 

其實針對資料鏈路層,很多人概念裡面就是MAC層,但其實這樣的理解並不完全正確。針對資料鏈路層,其實是分層結構,也就是說資料鏈路層包含了兩層,其中一層是MAC子層。(Media Access Control),媒體存取控制層另外一層是LLC子層(Logical Link Control),邏輯鏈路控制層每一個子層負責的作用也不盡相同,具體介紹如下。針對資料鏈路層,我們會重點介紹MAC層的資料框架、資料封包等內容,而LLC則暫時不做重點介紹。

1:邏輯鏈路控制子層(LLC)

 

負責與網路層介面互動,提供流量控制、錯誤控制以及框架的組裝與拆卸功能。

2): 獨立於底層物理媒介,為上層提供統一的服務存取點(SAP)。

3): 典型協議:IEEE 802.2 LLC 協議。

 

2:媒體存取控制子層(MAC)

管理實體媒介的存取權限,解決多設備共用通道時的衝突問題。

2): 定義硬體位址(例如 MAC 位址)和框架格式(例如以太網框架)。

3): 典型協議:以太網的CSMA/CD、無線網路的CSMA/CA等。

 

以上介紹完資料鏈路層的分層,接下來我們就重點看看MAC層的框架結構。以太網框架是資料鏈路層中傳輸資料的基本單位,主要用於以太網中資料的封裝與傳輸。以太框架的結構因協議的不同而有所差異,其中...區域網路裡最常見的兩種幀格式為以太網路 IIIEEE802.3,首先先比較一下兩種幀格式:

備註:

        *LLC 標頭:3 個位元組,LLC 標頭用於標示上層協議,LLC 標頭中包含 DSAP、SSAP 以及 Control 欄位,但能表示的協議類型數量有限。

        *SNAP 擴展:5 字節,SNAP擴展了 LLC 屬性,新增加了一個 2Bytes 的協議類型欄位,從而使其可以標識更多的上層協議類型;另外還增加了一個 3Bytes 的 OUI 欄位,用於代表不同的組織。

如下圖是以太網基本幀格式和常見的以太網幀類型:

      

 

以下是以太網框格式中的名詞含義介紹:

 

1:前導碼:7個八位元組(均為55h)。在100Mbps操作中,第一個八位元組經過4B/5B編碼為/J/K/,稱為流起始分隔符(Start-of-Stream Delimiter,SSD)。前導碼的作用是允許接收器在實際幀到達之前鎖定數據流。

2:幀起始分隔符(Start-of-Frame Delimiter,SFD):10101011b(如物理介質上所示)。SFD有時被視為前導碼的一部分。這就是為什麼前導碼有時被描述為8個八位字節的原因。

3:目標位址(Destination Address,DA):目標硬體的MAC位址,共6個八位元組。有關多播和廣播位址的資訊,請參閱MAC位址部分。

4:源地址(Source Address,SA):源硬體的MAC地址,共6個八位元組。

5:長度/類型:此欄位為2個八位元組。

 

如果值小於等於1500(十進位),則表示有效負載中的八位元組數。

如果值大於等於1536,則表示EtherType(有效負載類型)。以下是最常用的EtherType值:

• IPv4 = 0800h

• IPv6 = 86DDh

• ARP = 0806h

• RARP = 8035h

 

6:有效負載(客戶端資料):IP資料報等客戶端資料。最小有效負載為46個位元組;最大有效負載為1500個位元組。儘管低於或高於這些限制的有效負載不符合IEEE 802.3規範,但不同的供應商可能會為這些有效負載提供不同的支援。

7:填充:由於最小有效負載大小為46個八位元組,因此不足46個八位元組的有效負載必須透過插入填充八位元組來達到該最小值。

8:幀校驗序列(Frame Check Sequence,FCS):使用32位循環冗餘校驗(Cyclic Redundancy Check,CRC),基於源地址、目標地址、長度/類型、數據和填充字段來計算4個八位字節的FCS字段的值。

9:流結束分隔符(End-of-Stream Delimiter,ESD):在100 Mbps模式中,透過PHY在FCS之後傳送/T/R/符號對(在幀間隔期間)來表示幀結束。在10 Mbps模式中,透過特殊的TP_IDL信號(本文稍後討論)和網路靜默來表示幀結束。與100Base-T中的/T/R/符號對相同,該特殊TP_IDL標記不被視為幀數據的一部分。

備註:MAC幀以「八位元組」(一個八位元組 = 8 個位元)枚舉。

 

介紹完資料鏈路層的基本概念、MAC層以及以太網的幀格式後,小編相信大家對以太網的知識又有了更深一層的了解。接下來,我們將繼續沿著ISO模型往上走,下一步我們就要進入以太網的網路層,讓我們一起揭開網路層的面紗吧!

 

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