IEEE802系列协议

IEEE802系列协议

IEEE 802.1—概述、体系结构和网络互连，以及网络管理和性能测量。

IEEE 802.2—逻辑链路控制LLC。最高层协议与任何一种局域网MAC子层的接口。

IEEE 802.3—CSMA/CD网络，定义CSMA/CD总线网的MAC子层和物理层的规范。

IEEE 802.4—令牌总线网。定义令牌传递总线网的MAC子层和物理层的规范。

IEEE 802.5—令牌环形网。定义令牌传递环形网的MAC子层和物理层的规范。

IEEE 802.6—城域网。

IEEE 802.7—宽带技术。

IEEE 802.8—光纤技术。

IEEE 802.9—综合话音数据局域网。

IEEE 802.10—可互操作的局域网的安全。

IEEE 802.11—无线局域网。

IEEE 802.12—优先高速局域网(100Mb/s)。

IEEE 802.13—有线电视(Cable-TV)

802.1

802.1为IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers)的一个工作组(Working Group)。此工作组负责IEEE802.1标准的制定。

IEEE802.1标准提供了一个对整个IEEE802系列协议的概述，描述了IEEE802标准和开放系统基本参照模型（即ISO的OSI7层模型）之间的联系，解释这些标准如何和高层协议交互，定义了标准化的媒体接入控制层（MAC）地址格式，并且提供一个标准用于鉴别各种不同的协议。

IEEE802.1工作组主要负责以下工作：

802系列的局域网，城域网，个人网的体系结构。

802系列网络之间以及与其他广域网的互连问题。

802网络的网络管理

媒体接入控制层（MAC）及逻辑链路控制（LLC）之上的协议层的一些问题。

IEEE 802.1是一组协议的集合，如生成树协议、VLAN协议等。为了将各个协议区别开来，IEEE在制定某一个协议时，就在IEEE 802.1后面加上不同的小写字母，如IEEE 802.1w就是最近颁布的一个协议。

从IEEE 802.1d协议谈起

IEEE 802.1w协议由IEEE 802.1d协议改进而来，因此想搞懂IEEE 802.1w协议，就得先了解什么是IEEE 802.1d协议。

在局域网中，为了提供可靠的网络连接，就得需要网络提供冗余链路。所谓“冗余链路”，即这条路不通，走另一条路就可以了！冗余就是准备两条以上的路，如果哪一条不通了，就从另外的路走。

但是网络技术还很“幼稚”，如果你真的准备两条以上的路，就必然形成了一个环路，交换机并不知道如何处理环路，只是周而复始地转发帧，形成一个“死循环”，这个死循环会造成整个网络处于阻塞状态，导致网络瘫痪。

为了解决冗余链路引起的问题，IEEE通过了IEEE 802.1d协议，即生成树协议。IEEE 802.1d协议通过在交换机上运行一套复杂的算法，使冗余端口置于“阻断状态”，使得联入网络的计算机在与其他计算机通讯时，只有一条链路生效，而当这个链路出现故障无法使用时，IEEE 802.1d协议会重新计算网络链路，将处于“阻断状态”的端口重新打开，从而既保障了网络正常运转，又保证了冗余能力。

IEEE 802.1w协议的作用

那么为什么要制定IEEE 802.1w协议呢？原来，IEEE 802.1d协议虽然解决了链路闭合引起的死循环问题，但是生成树的收敛（指重新设定网络中的交换机端口状态）过程需要50s。对于以前的网络来说，50s的阻断是可以接受的，毕竟人们以前对网络的依赖性不强，但是现在情况不同了，人们对网络的依赖性越来越强，50s的网络故障足以带来巨大的损失，因此IEEE

802.1d协议已经不能适应现代网络的需求了。于是IEEE 802.1w协议问世了，IEEE 802.1w协议使收敛过程由原来的1分钟减少为现在的1至10秒，因此IEEE 802.1w又称为“快速生成树协议”。对于现在的网络来说，这个速度足够快了。

802.1X：协议是由(美)电气与电子工程师协会提出，刚刚完成标准化的一个符合IEEE802协议集的局域网接入控制协议，全称为基于端口的访问控制协议。能够在利用IEEE 802局域网优势的基础上提供一种对连接到局域网的用户进行认证和授权的手段，达到了接受合法用户接入，保护网络安全的目的。 802.1x认证，又称EAPOE认证，主要用于宽带IP城域网。

802.1x协议起源于802.11协议，后者是标准的无线局域网协议，802.1x协议的主要目的是为了解决无线局域网用户的接入认证问题。

802.1x协议仅仅提供了一种用户接入认证的手段，并简单地通过控制接入端口的开/关状态来实现，这种简化适用于无线局域网的接入认证、点对点物理或逻辑端口的接入认证，而在可运营、可管理的宽带IP城域网中作为一种认证方式具有一定的局限性。

Ethernet 802.2协议是IEEE正式的802.3标准，它由Ethernet II发展而来。Ethernet 802.2将Ethernet II帧头的协议类型字段替换为帧长度字段，并加入LLC-802.2头，用以标记上层协议。LLC头包含目的服务访问点（DSAP）、源服务访问点（SSAP）和控制（Control）字段。

802.3

Ethernet 802.3是1983年Novell发布其Netware/86网络套件时采用的私有以太网帧格式，该格式以当时尚未正式发布的IEEE802.3标准为基础；但是当两年以后IEEE正式发布802.3标准时情况发生了变化（IEEE在802.3帧头中又加入了802.2 LLC头），这使得Novell的Ethernet 802.3协议与正式的IEEE 802.3标准互不兼容；Ethernet 802.3只支持IPX/SPX协议,是目前所用的最普通的一种帧格式，在802.2之前是IPX网络事实上的标准帧类型。

IEEE 802 委员会以美国施乐(Xerox)公司+数字装备公司(Digital)+英特尔(Intel)公司提交的DIX Ethernet V2为基础，推出了IEEE802.3。

802.3 通常指以太网。一种网络协议。描述物理层和数据链路层的MAC子层的实现方法，在多种物理媒体上以多种速率采用CSMA/CD访问方式，对于快速以太网该标准说明的实现方法有所扩展。

DIX Ethernet V2 标准与 IEEE 的 802.3 标准只有很小的差别，因此可以将 802.3 局域网简称为“以太网”。

严格说来，“以太网”应当是指符合 DIX Ethernet V2 标准的局域网。

早期的IEEE 802.3描述的物理媒体类型包括：10Base2、10Base5、10BaseF、10BaseT和10Broad36等；快速以太网的物理媒体类型包括：100

BaseT、100BaseT4和100BaseX等。

为了使数据链路层能更好地适应多种局域网标准，802 委员会就将局域网的数据链路层拆成两个子层：

逻辑链路控制 LLC (Logical Link Control)子层

媒体接入控制 MAC (Medium Access Control)子层。

与接入到传输媒体有关的内容都放在 MAC子层，而 LLC 子层则与传输媒体无关，不管采用何种协议的局域网对 LLC 子层来说都是透明的。

由于TCP/IP 体系经常使用的局域网是 DIX Ethernet V2 而不是 802.3

标准中的几种局域网，因此现在 802 委员会制定的逻辑链路控制子层 LLC（即 802.2 标准）的作用已经不大了。

很多厂商生产的网卡上就仅装有 MAC 协议而没有 LLC 协议。

MAC子层的数据封装所包括的主要内容有：数据封装分为发送数据封装和接收数据封装两部分，包括成帧、编制和差错检测等功能。

数据封装的过程：当LLC子层请求发送数据帧时，发送数据封装部分开始按MAC子层的帧格式组帧：

（1）将一个前导码P和一个帧起始定界符SFD附加到帧头部分；

（2）填上目的地址、源地址、计算出LLC数据帧的字节数并填入长度字段LEN；

（3）必要时将填充字符PAD附加到LLC数据帧后；

（4）求出CRC校验码附加到帧校验码序列FCS中；

（5）将完成封装后的MAC帧递交MIAC子层的发送介质访问管理部分以供发送； 接收数据解封部分主要用于校验帧的目的地址字段，以确定本站是否应该接受该帧，如地址符合，则将其送到LLC子层，并进行差错校验。

802.4

802．4委员会已经定义了令牌总线标准是宽带网络标准，以与以太网的基带传输技术区别。令牌总线网络通过总线拓扑结构，使用75欧姆CATV同轴电缆构造。802．4标准的宽带特性，支持在不同的信道上同时进行传输。宽带电缆有较长的传输能力，传输率可达10Mbps。在生产厂房的网络中，令牌总线网有时采用生产自动化协议来实现。 令牌按照站点地址的序列号，从一个站点传送到另外一个站点。这样，这个令牌实际上是按照逻辑环而不是物理环进行传递。在数字序列的最后一个站点将令牌返回到第一个站点。这个令牌并不遵照连接到这条电缆的工作站的物理顺序进行传递。可能站点1在一条电缆的一端，而站点2在这条电缆的另外一端，站点3却在这条电缆的中间。

电缆的拓扑结构可以包括被长干线电缆连接的工作站的一些组。这些工作站从一种星形配置的集线器中分支出来，所以这个网络既是一个总线拓扑又是一个星形拓扑的网络。ARCNET是一个令牌总线网络，但是它不承认IEEE802．4标准。令牌总线拓扑结构的例子有“ARCNET”。令牌总线拓扑对于组织分离在较远地点的用户是很适合的。虽然在一些生产环境使用令牌总线结构，但是以太网和令牌环标准却已经在办公室环境起着决定性的作用。

802.5

802.5 局域网（LAN）的结构主要有三种类型：以太网（Ethernet）、令牌环（Token Ring）、令牌总线（Token Bus）以及作为这三种网的骨干网光纤分布数据接口（FDDI）。

它们所遵循的都是IEEE（美国电子电气工程师协会）制定的以802开头的标准,目前共有11个与局域网有关的标准。IEEE 802.5 通常指令牌环网。一种网络协议。Token Ring访问方法及物理层规定等。

802.11

802.11是IEEE最初制定的一个无线局域网标准，主要用于解决办公室局域网和校园网中，用户与用户终端的无线接入，业务主要限于数据存取，速率最高只能达到2Mbps。目前，3Com等公司都有基于该标准的无线网卡。由于802.11在速率和传输距离上都不能满足人们的需要，因此，IEEE小组又相继推出了802.11b和802.11a两个新标准。三者之间技术上的主要差别在于MAC子层和物理层。

标准详解

802.11a是802.11原始标准的一个修订标准，于1999年获得批准。802.11a标准采用了与原始标准相同的核心协议，工作频率为5GHz，使用52个正交频分多路复用副载波，最大原始数据传输率为54Mb/s，这达到了现实网络中等吞吐量(20Mb/s)的要求。如果需要的话，数据率可降为48，36，24，18，12，9或者6Mb/s。802.11a拥有12条不相互重叠的频道，8条用于室内，4条用于点对点传输。它不能与802.11b进行互操作，除非使用了对两种标准都采用的设备。