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【计算机网络】MAC帧和PPP帧（定义+使用范围+区别+共同点）

目录

  • 0.前言
  • 1.PPP的定义
    • 1.1 点对点协议PPP （Point to Point Protocol，PPP）
    • 1.2 PPP帧
    • 1.3 PPP帧的格式
      • 1.3.1 首部
      • 1.3.2 尾部
  • 2.MAC的定义
    • 2.1 媒体接入控制层MAC（Media Access Control）
    • 2.2 MAC帧的标准
    • 2.3 MAC帧格式
  • 3.PPP和MAC的不同点
  • 4.PPP和MAC的相同点
  • 5.PPP和MAC结合PPPOE（Point to Point Protocol over Ethernet）

0.前言

       近日，楼主学完计算机网络第三章后，不清楚PPP协议和MAC协议的区别何在，百度后发现各博主介绍得不太全/有点小错误，故整理了一些文章，帮初学者/我自己理清一下两者的定义和区别。
       若有错误/内容不全，还烦请指教。

1.PPP的定义

1.1 点对点协议PPP （Point to Point Protocol，PPP）

  • 点对点协议为在点对点连接上传输多协议数据包提供了一个标准方法。
  • 互联网用户通常需要连接某个ISP才能接入互联网。PPP协议就是用户计算机和ISP进行通信时所使用的数据链路层协议

1.2 PPP帧

  • PPP帧就是PPP协议封装成的帧

1.3 PPP帧的格式

PPP的帧格式如下图所示，PPP帧的首部和尾部分别为四个字段和两个字段
【计算机网络】MAC帧和PPP帧（定义+使用范围+区别+共同点）_第1张图片

1.3.1 首部

  • 首部的第一个字段是标志字段F（Flag），规定为0x7E
    • 标志字段就是PPP帧的定界符
    • 连续两帧之间只需要一个标志字段，如果出现连续两个标志字段，就表示这是一个应当丢弃的空帧
  • 首部的第二、三个的字段A、C没有携带PPP帧信息（最初曾考虑以后再对这两个字段的值给进行其他定义，但至今也没有给出）
  • 首部第四个字段是2字节的协议字段
    • 当字段为0x0021时，PPP帧的信息字段就是IP数据报
    • 若为0xC021，则信息字段是PPP链路控制协议LCP的数据
    • 若为0x8021，表示这是网络层的控制数据

1.3.2 尾部

  • 尾部中的第一个字段是使用CRC的帧检验序列FCS
  • 尾部的第二个字段也是标志字段F（Flag），规定为0x7E

2.MAC的定义

2.1 媒体接入控制层MAC（Media Access Control）

  • 数据链路层的子层之一
  • 为了使数据链路层能更好地适应多种局域网标准，IEEE802委员会就把局域网的数据链路层拆成两个子层，即
    • 逻辑链路控制LLC（Logical Link Control）
      • 处理与接入到传输媒体无关的内容
    • 媒体接入控制MAC（Medium Access Control）
      • 处理与接入到传输媒体有关的内容

       但由于互联网发展很快而TCP/IP体系经常使用的局域网只剩下DIX Ethernet V2 而不是 IEEE 802.3 标准中的局域网，因此现在IEEE 委员会指定的逻辑链路控制子层LLC的作用已经消失了，很多厂商生产的适配器就仅装有MAC协议而没有LLC协议

2.2 MAC帧的标准

  • MAC帧的两种标准
    • DIX EthenetV2标准
    • IEEE 802.3标准

通常情况下，MAC帧指使用得最多的以太网V2的MAC帧

2.3 MAC帧格式

以太网的V2的MAC帧格式由五个字段组成
【计算机网络】MAC帧和PPP帧（定义+使用范围+区别+共同点）_第2张图片

  • 前两个字段分别为6字节长的目的地址和源地址字段
  • 第三个字段是2字节的类型字段，用来标值上一层使用的是什么协议，以便把收到的MAC帧的数据上交给上一层的这个协议
  • 第四个字段是数据字段，其长度在46-1500字节之间（46Byte = 64Byte - 18Byte）
  • 最后一个字段是4字节的帧检验序列FCS
  • 从MAC子层向下传到物理层时还要在帧的前面插入8字节（由硬件生成）
    • 第一个字段是7个字节的前同步码（1和0的交替码）
      • 它的作用是使接收端的适配器在接收MAC帧时能够迅速调整其时钟频率，使它和发送端的时钟同步，也是就是"实现位同步"
        • 位同步：使接收端接收的每一位信息都与发送端保持同步。
  • 第二个字段是帧开始定界符（定义为10101011）
    • 它的前六位的作用和前同步码一样，最后的两个连续 的1就是告诉接收端适配器MAC帧信息即将到来

此外：

  • 在使用SONET/SDH进行同步传输时则不需要前同步码，因为在同步传输时收发双方的位同步总是一直保持着的
    • 同步传输/异步传输可见楼主的另一篇文章 可点击此处传送
  • 在以太网上传送数据是以帧为单位传送的，以太网在传送帧时，各帧之间还必须有一定的间隙。因此，接收端只要找到帧开始定界符，其后面的连续到达的比特流就属于同一个MAC帧。可见以太网不需要使用帧结束定界符，也不需要使用字节插入来保证透明传输

3.PPP和MAC的不同点

  • 使用范围不同
    • PPP属于广域网范畴
    • MAC是局域网（以太网）范畴
  • 支持的网络结构不同
    • PPP支持的网络结构只能是点对点
    • MAC支持多点对多点
  • 地址需求不同
    • PPP是点到点协议，逻辑上相连的就一台设备，因此不需要寻址 PPP协议通过自身的协商实现点到点的数据传输
    • MAC帧的前两个字段分别为6字节长的目的地址和源地址字段，用于寻址

4.PPP和MAC的相同点

  • 属于同一层概念
    • PPP与MAC都属于数据链路子层的概念
  • 承载的数据相同
    • PPP帧与MAC帧都可以承载IP数据报packet

5.PPP和MAC结合PPPOE（Point to Point Protocol over Ethernet）

  • PPPoE 是为宽带上网的主机使用的链路层协议，这个协议将PPP帧再封装到以太网帧中（当然还要增加一些能够识别各用户的功能）
  • PPPoE 是PPP协议能够适应多种类型链路的一个典型例子

参考文章
https://baike.baidu.com/item/MAC/329671?fr=aladdin
https://baike.baidu.com/item/PPP/6660214?fr=aladdin#2
https://www.eefocus.com/lubee/blog/10-10/197201_5fa0a.html
https://zhidao.baidu.com/question/332184749.html
《计算机网络第七版》谢希仁

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