网络协议解析之以太网帧MAC、LLC

以太网的分类
最初的以太网是有施乐公司的Palo Alto研究中心（PARC）于1976年创建的。数据速率为10Mbps的以太网称为标准以太网，数据速率为100Mbps的以太网称为快速以太网，数据速率为1000Mbps的以太网称为千兆以太网，还有制定中的前沿10G以太网。
以太网的媒体访问控制（MAC）
当节点或者站点被连接到一条共同的链路或使用一条共同的链路时，叫做多点链路或广播链路。由此就必须有协议来协调这些链路的访问，使得同一时刻只有一个站点访问链路。这些协议分为三组：随机访问协议，受控访问协议和通道化协议。CSMA/CD（带有冲突检测的载波侦听多路访问）就是随机访问协议的一种，它是CSMA（载波侦听多路访问）方法的进一步演化。
CSMA（载波侦听多路访问）
CSMA也叫做LBT（先听或说），即当站点希望在链路传输数据时，首先对媒体链路有无载波进行监听，以来确定是否有别的站点在链路传输数据，如果媒体空闲，就传输数据，如果媒体不空闲就让该站点进行某种避让算法进行避让一段时间后在进行尝试。
CSMA/CD（带有冲突检测的载波侦听多路访问）
CSMA/CD是CSMA的一种改进方案，发送站点在传输过程中仍然继续进行监听媒体链路，以检测是否存在冲突。如果发生冲突，信道可以检测到超过发送站点本身发送的载波信号的幅度，由此判断冲突的存在。一旦检测到冲突，就立即停止发送，并向总线上发一串阻塞信号，用以通知总线上其他各个有关站点。这样，通道容量就不致因白白传送已受损的帧而浪费，可以提高总线的利用率。
以太网的MAC帧格式 
 以太网的MAC帧格式有两种标准，一种是DIX Ethernet V2标准，另一种是IEEE的802.3标准。 但两种帧格式可以在同一以太网络共存。两种帧格式都具有7个域：前导码、帧首定界符、目的地址、 源地址、长度/类型、数据、帧校验序列。两种格式的帧可以依据类型/长度字段的值进行区分。 如果此帧是DIX Ethernet V2标准格式帧，则类型/长度字段的值大于1536； 如果此帧是IEEE 802.3标准格式的帧，则类型/长度字段的值小于1518。 对DIX Ethernet V2帧来说，此字段的值代表了高层协议的类型； 对IEEE 802.3帧来说，它的高层协议一定是LLC，而此字段的值代表的是数据的长度。
网卡MAC地址的概念
MAC（Media Access Control, 介质访问控制）地址是识别LAN（局域网）节点的标识。 网卡的物理地址通常是由网卡生产厂家烧入网卡的EPROM，它存储的是传输数据时真正赖以标识发出数据的电脑和接收数据的主机的地址。 太网MAC地址可分为三类: 单播(unicast)地址（一对一），即收到的帧的MAC地址与本站的硬件地址相同； 广播(broadcast)地址（一对全体），即发送给所有站点的帧(全1地址)。 多播(multicast)地址（一对多），即发送给一部分站点的帧。
以太网的逻辑链路控制（LLC）帧格式
逻辑链路控制（LLC）帧包括DSAP、SSAP、控制、LLC数据等字段。其中，DSAP（目的服务访问点）和SSAP（源服务访问点）是LLC所使用的地址，用来标识接收和发送数据的计算机上的用户实体。 DSAP的第一个比特是用来指明帧是为单地址还是组地址，0表示单地址，1表示组地址。 SSAP的第一个比特用来指明帧是命令帧还是响应帧。0表示命令，1表示响应。
 LLC定义了三种帧：信息帧（I-帧）、监控帧（S-帧）和无编号帧（U-帧）。帧的类型可从控制字段识别。对于信息帧和监控帧，控制字段为2字节长，而对于无编号帧，控制字段为1字节长。
LLC地址与MAC地址
在MAC帧的帧首中，有目的站地址和源站地址，它们都是2字节或6字节长。MAC帧中的地址是站点的物理地址。 在LLC帧的帧首中，则设有DSAP和SSAP，该地址是逻辑地址，标示的是数据链路层的不同访问服务点。 LLC地址与MAC地址是两个不同的概念，在局域网中，一个站点上的多个SAP可以利用一条数据链路。 在这一点上，LLC子层带有OSI网络层的某些功能。
LLC-PDU与相邻层的PDU之间的关系
IEEE 802标准为LLC和MAC子层的帧格式作了详细规定。 下图描述了网络层PDU、LLC子层PDU和MAC子层PDU的关系。

 LLC帧（即LLC-PDU）与媒体无关，而MAC（即MAC-PDU）则与局域网的媒体访问方式有很大关系， 不同的局域网有不同的MAC帧格式。