深入解析LLDP协议

一、简介

LLDP，即链路层发现协议（Link Layer Discovery Protocol），是一种与厂商无关的网络协议，用于发现直接相连的设备、设备类型、数量、端口号等信息。它是标准的以太网物理层协议，于2001年被IEEE 802.1AB标准化。

二、消息格式

LLDP协议通过发送和接收LLDP数据单元来实现设备之间的通信。LLDP数据单元由类型、长度、值组成，格式如下：

┌────┬───────┬────┬───────┬────┬───────┐
│头部  │   TLV1   │   TLV2  │  TLV3 │   尾部  │
└────┴───────┴────┴───────┴────┴───────┘

其中：

• 头部：包含参数如版本、长度等。
• TLV：即type、length、value，包含四个部分：
  • type：描述信息的类型，占用7个比特位，最多定义255种。例如，邻居设备的端口ID为2的时候TLP的type值为2;
  • length：描述type字段后面长度，占用9个比特位，最多支持511字节；
  • value：具体描述信息，占据(type+length)个字节；
• 尾部：占用0个字节，其目的是帮助接收者正确解读LLDPDU。

三、发送流程

发送LLDP数据单元的主机，需要执行以下操作：

1. 设置LLDP报文头的长度字段。
2. 将端口的MAC地址（即源MAC地址）作为LLDP报文的源MAC地址。
3. 逐个添加需要发送的TLV类型。
4. 在LLDP报文尾部添加一个空的TLV，以帮助接收方识别LLDP帧结束。
5. 设置以太网帧的目标MAC地址为LLDP多播地址 01:80:c2:00:00:0e（交叉域多播地址）。
6. 通过选定的物理层介质（例如，有线或无线）传输该帧，以便其到达邻接交换机或直接连接的设备。

图示如下：

┌──────────────────────────┐
│        Ethernet II       │
├───────────┬──────────────┤
│LLDP头部  │   TLV1   │
├───────────┼──────────────┤
│TLV2   │   TLV3   │
├───────────┼────────────────┤
│    │   TLVn   │    尾部      │
└───────────┴────────────────┘

四、接收流程

接收LLDP数据单元的主机，需要执行以下操作：

1. 解析以太网帧，以识别LLDP帧。
2. 验证LLDP帧头，以确定它的长度是否正确。
3. 查找源MAC地址，用于确定LLDP报文源。
4. 处理每个TLV类型的值，以确定是否与其他LLDP帧有冲突。

五、应用场景

LLDP协议常用于以下场景：

• 拓扑发现：通过LLDP协议，可以发现与自己直接相连的交换机及设备的信息，从而了解整个网络拓扑结构。
• 伺服系统识别：LLDP协议可以帮助伺服系统识别邻居的信息和端口配置，从而更加智能地管理网络资源。
• 安全控制：LLDP协议可以提供设备之间必要的信息，以实现安全控制和网络监控。

六、总结

LLDP协议是一种典型的链路层发现协议，主要用于发现直接相连的设备、设备类型、数量、端口号等信息，具有良好的跨平台兼容性和零配置简便性。在实际应用中，LLDP协议经常作为网络管理中的一个重要组成部分，应被广泛关注和使用。