區域網設計/區域網簡介
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IEEE 802 工作組將區域網 (LAN) 定義為透過共享介質進行通訊的系統，它允許獨立裝置在有限區域內使用高速且可靠的通訊通道進行通訊。
- 關鍵詞
- 共享介質: 所有人連線到相同的通訊介質；
- 獨立裝置: 所有人都是對等，也就是說在能夠進行通訊方面擁有相同的特權（沒有客戶端-伺服器互動）；
- 有限區域: 所有人都在同一個本地區域內（例如企業、大學校園），並且彼此之間最多相距幾公里（沒有公共土地穿越）；
- 高速: 當時 LAN 速度以兆位元每秒 (Mbps) 衡量，而 WAN 速度以位元每秒衡量；
- 可靠: 故障很少見→ 檢查對效能的益處不那麼複雜。
廣域網 (WAN) 和區域網的協議在 80 年代之前是獨立發展的，因為目的不同。在 90 年代，IP 技術最終允許將這兩個世界互連。
- WAN
WAN 出現在 60 年代，用於將遠端終端連線到當時為數不多的主機。
- 通訊物理介質: 長距離點對點租用線路；
- 物理介質所有權: 網路管理員必須從政府壟斷企業租用電纜；
- 使用模式: 平穩，即頻寬佔用時間較長（例如終端會話）；
- 通訊型別: 始終是單播，一次允許多次通訊；
- 物理介質質量: 故障頻率高，速度低，電磁干擾高；
- 成本: 高，包括運營成本（例如電纜租用費）；
- 中間通訊系統: 需要管理大規模通訊（例如電話交換機）→ 交換裝置可能出現故障。
- LAN
LAN 出現在 70 年代末，用於在小型工作組（例如部門）之間共享資源（例如印表機、磁碟）。
- 通訊物理介質: 短距離多點共享匯流排架構；
- 物理介質所有權: 網路管理員擁有電纜；
- 使用模式: 突發，即短期資料峰值（例如文件列印）之後是長時間暫停；
- 通訊型別: 始終是廣播，一次只允許一次通訊；
- 物理介質質量: 抵抗故障的能力更強，速度更快，外部干擾更低；
- 成本: 合理，主要集中在網路設定時；
- 中間通訊系統: 無需→ 成本更低，速度更快，可靠性更高，新增和刪除站點的靈活性更高。
在集線器和網橋出現之前，共享通訊介質可以透過兩種方式實現
- 物理廣播: 基於廣播的技術，例如匯流排: 一臺站傳送的訊號會傳播到所有其他站；
- 邏輯廣播: 點對點技術，例如令牌環: 一臺站傳送的訊號到達下一臺站，下一臺站將其複製到之後的站，依此類推。
- 問題
- 隱私: 所有人都可以聽到透過共享介質傳輸的內容→ 應該制定定址系統（現在: MAC 地址）；
- 併發性: 一次只允許進行一次通訊
- 衝突: 如果兩臺站同時傳輸，一臺站傳送的資料可能會與另一臺站傳送的資料重疊→ 應該制定衝突檢測和恢復機制（現在: CSMA/CD 協議）；
- 通道獨佔: 在背靠背傳輸中，一臺站可能會佔用通道很長時間，從而阻止其他站進行通訊→ 應該制定一種統計複用，即透過定義一個稱為塊的最大傳輸單元，並在來自一臺站的塊與來自另一臺站的塊之間交替，來模擬同時進行多次通訊（現在: 乙太網幀）。
在 LAN 中，資料鏈路層被分成兩個子層
每張網絡卡都由一個MAC 地址唯一標識。MAC 地址具有以下格式
| 24 | 48 |
| OUI | NIC ID |
其中各個欄位是
- 組織唯一識別符號 (OUI) 欄位 (3 位元組): IEEE 為識別網絡卡製造商而唯一分配的程式碼
- NIC 識別符號 (NIC ID) 欄位 (3 位元組): 製造商為識別特定網絡卡而唯一分配的程式碼（也稱為'網路介面控制器' [NIC]）。
媒體訪問控制 (MAC) 標頭具有以下格式
| 48 | 96 | 112 | 46 到 1500 位元組 | 4 位元組 |
| 目標地址 | 源地址 | 長度 | 有效載荷 | FCS |
其中各個欄位是
- 目標地址 欄位 (6 位元組): 它指定目標 MAC 地址。
- 它位於源 MAC 地址之前，因為這樣目標可以更早地處理它，如果它不是針對它的，則丟棄該幀；
- 源地址 欄位 (6 位元組): 它指定源 MAC 地址（始終是單播）；
- 長度 欄位 (2 位元組): 它指定有效載荷長度；
- 幀控制序列 (FCS) 欄位 (4 位元組): 它包含整個幀的完整性控制的 CRC 程式碼。
- 如果 CRC 程式碼檢查失敗，則接收到的幀已損壞（例如由於衝突）並且被丟棄；較高層機制（例如 TCP）將負責透過重新發送幀來恢復錯誤。
當網絡卡接收到幀時
- 如果目標 MAC 地址與網絡卡的地址匹配或為廣播型別 ('FF-FF-FF-FF-FF-FF')，則它會接受該幀並將其傳送到更高層；
- 如果目標 MAC 地址與網絡卡的地址不匹配，則它會丟棄該幀。
以混雜模式設定的網絡卡會接受所有幀→ 這對於網路嗅探很有用。
邏輯鏈路控制 (LLC) 標頭具有以下格式
| 8 | 16 | 24 或 32 |
| DSAP | SSAP | CTRL |
其中各個欄位是
- DSAP 欄位 (1 位元組，其中 2 位保留)：用於識別目的地的上層協議。
- SSAP 欄位 (1 位元組，其中 2 位保留)：用於識別源的上層協議。
- 控制 (CTRL) 欄位 (1 或 2 位元組)：源自 HDLC 控制欄位，但未使用。
- DSAP 和 SSAP 欄位的問題
- 有限的值集：只能編碼 64 種協議。
- ISO 分配的程式碼：只有國際公認的標準組織釋出的協議對應於程式碼，而其他機構定義或由一些供應商推出的協議（例如 IP）則被排除在外。
- 程式碼冗餘：沒有理由使用兩個欄位來定義協議，因為源和目標總是使用相同的協議（例如，都是 IPv4 或都是 IPv6）。
子網訪問協議 (SNAP) 是 LLC 的一種特定實現，適用於沒有標準程式碼的協議。
LLC SNAP 頭部的格式如下
| 8 | 16 | 24 | 48 | 64 |
| DSAP (0xAA) | SSAP (0xAA) | CTRL (3) | OUI | 協議型別 |
其中各個欄位是
- DSAP，SSAP，CTRL 欄位：LLC 欄位固定為指示 SNAP 頭部存在。
- 組織唯一識別符號 (OUI) 欄位 (3 位元組)：用於識別定義協議的組織。
- 如果它等於 0，則 '協議型別' 欄位中的值對應於乙太網 DIX 中使用的值。
- 協議型別 欄位 (2 位元組)：用於識別上層協議（例如 0x800 = IP，0x806 = ARP）。
實際上，LLC SNAP 頭部使用得不多，因為浪費了位元組，而乙太網 DIX 中的 'Ethertype' 欄位則更受歡迎。