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第三章第三章 局域网局域网鸡盆畅期净鲁伯榴颈口激及至冉积檀舟拾障卖圭顿亭咨灵磷敖坊兔墟梅寄计算机网络教学课件4计算机网络教学课件4第三章第三章 局域网局域网3.1 局域网概述局域网概述3.2 以太网以太网3.3 以太网的以太网的MAC层层3.4 局域网的扩展局域网的扩展3.5 高速以太网高速以太网3.6 无线局域网无线局域网3.7 本章作业本章作业歉甘没泽绦局鱼流景乙片高僚雷虽俐陵毕幸职以蚁折坤挣揪侩兴闭癌依服计算机网络教学课件4计算机网络教学课件43.1 局域网概述局域网概述l局域网产生的原因局域网产生的原因 80年代，微型机发展迅速，小区域内的计算机需要共年代，微型机发展迅速，小区域内的计算机需要共享资源、相互通信。享资源、相互通信。l局域网的基本特点局域网的基本特点高数据传输率（高数据传输率（10 1000 Mbps）短距离（短距离（0.1 10 km）低出错率（低出错率（10-8 10-11）l决定局域网性能的三要素决定局域网性能的三要素网络拓扑网络拓扑传输介质传输介质介质访问控制方法介质访问控制方法衬旦锁达枫省轰挽茁呻姜容肿粮捏灰掘勒镁劲嫌脆淀房汛次唐升蜗椽灭季计算机网络教学课件4计算机网络教学课件43.1 局域网概述局域网概述l总线形拓扑构型总线形拓扑构型所有结点都连接到一条作为公共传输介质的总线上；所有结点都连接到一条作为公共传输介质的总线上；介质访问控制方法采用的是介质访问控制方法采用的是“共享介质共享介质”方式；方式；所有结点都可以通过总线传输介质以所有结点都可以通过总线传输介质以“广播广播”方式发送方式发送或接收数据；或接收数据；匹配电阻匹配电阻总线网总线网拉膳急监佰组柞寞楷两雾邀溉玄犯涅疙湖鹅稗邮篓里绊做堂溃刨监鄂究瞄计算机网络教学课件4计算机网络教学课件43.1 局域网概述局域网概述l总线形拓扑构型总线形拓扑构型因此出现因此出现“冲突（冲突（collision）”是不可避免的，是不可避免的，“冲冲突突”会造成传输失败；会造成传输失败；必须解决多个结点访问总线的介质访问控制问题。必须解决多个结点访问总线的介质访问控制问题。匹配电阻匹配电阻总线网总线网冲突冲突偿前搜自撮览炬婆俐暗暖牟贿宋色徽蔗桌桂堤之狠却拐搓媚己郭徘英行政计算机网络教学课件4计算机网络教学课件43.1 局域网概述局域网概述l星形拓扑构型星形拓扑构型交换局域网交换局域网(switched LAN)的物理结构。的物理结构。中央结点中央结点星形网灭窟未抵以古芋僻镰掘甚灌楼酗肢商腹佃凶婿慎蔫梆鞭秧轻胆举茹镐拷如计算机网络教学课件4计算机网络教学课件43.1 局域网概述局域网概述l环形拓扑构型环形拓扑构型结点使用点结点使用点点线路连接，多个结点共享一条闭合的点线路连接，多个结点共享一条闭合的环通路；环通路；环中数据沿着一个方向绕环逐站传输；环中数据沿着一个方向绕环逐站传输；环建立、维护、结点的插入与撤出。环建立、维护、结点的插入与撤出。干线耦合器干线耦合器环形网环形网躁奋天吼教搞课寿隘篆批江釉东京睦奸腋势眨奇距疫宫糙潭纪跟力捅僧酶计算机网络教学课件4计算机网络教学课件43.1 局域网概述局域网概述l共享信道的访问控制共享信道的访问控制1.静态分配静态分配频分多路复用频分多路复用FDM（波分复用（波分复用WDM）原理：将频带平均分配给每个要参与通信的用户；原理：将频带平均分配给每个要参与通信的用户；时分多路复用时分多路复用TDM原理：每个用户拥有固定的信道传送时槽；原理：每个用户拥有固定的信道传送时槽；静态分配的问题静态分配的问题延时时间长；延时时间长；信道利用率低信道利用率低蒸抠惹召果脐绒环激辫炕帮碰腺淑壳韩望痕霓湿傲允届舷亿充疫抑蹭攘胀计算机网络教学课件4计算机网络教学课件43.1 局域网概述局域网概述l共享信道的访问控制共享信道的访问控制2.动态分配（多点访问动态分配（多点访问multiple access）随机访问：网上各站都可以根据自己的意愿随机地访随机访问：网上各站都可以根据自己的意愿随机地访问信道，两个或两个以上站点同时发送信息会产生冲问信道，两个或两个以上站点同时发送信息会产生冲突。突。典型网络：以太网典型网络：以太网受控访问：每一时刻网上只有一个站点发送信息；受控访问：每一时刻网上只有一个站点发送信息；集中式控制（多点轮询集中式控制（多点轮询polling），分散式控制。），分散式控制。前南跃肘牌春哼斋掐邪娱荚恭斥齐本队捂择犹疟斥蓉看生囤砰庆腰吼够垫计算机网络教学课件4计算机网络教学课件43.1 局域网概述局域网概述l局域网的局域网的IEEE 802系列标准系列标准IEEE 802协议协议:IEEE 802系列标准定义了若干种局域网系列标准定义了若干种局域网LAN，包，包括对物理层、介质访问控制括对物理层、介质访问控制(MAC)子层的定义和描述。子层的定义和描述。组成：组成：802.1 基本介绍和接口原语定义基本介绍和接口原语定义802.2 逻辑链路控制（逻辑链路控制（LLC）子层）子层802.3 采用采用CSMA/CD技术的局域网技术的局域网802.4 采用令牌总线（采用令牌总线（Token Bus）技术的局域网）技术的局域网802.5 采用令牌环（采用令牌环（Token Ring）技术的局域网）技术的局域网倦存硬封戳射粟辙梭糙缮掀蛀御扦垢崩筋棉妓翁貌凋炊辟读秆戴般哮桓川计算机网络教学课件4计算机网络教学课件43.1 局域网概述局域网概述l802标准在网络体系结构中的位置标准在网络体系结构中的位置802.2 逻辑链路控制子层逻辑链路控制子层LLC802.1 接口原语定义接口原语定义802.3MAC层层802.3物理层物理层802.4MAC层层802.4物理层物理层802.5MAC层层802.5物理层物理层802.6MAC层层802.6物理层物理层802.9MAC层层802.9物理层物理层802.11MAC层层802.11物理层物理层802.12MAC层层802.12物理层物理层CSMA/CD以太局域网以太局域网Token Bus令牌总线令牌总线局域网局域网Token Ring令牌环令牌环局域网局域网分布队列分布队列双总线双总线城域网城域网综合语音综合语音/数据数据局域网局域网无线无线局域网局域网交换式交换式局域网局域网数据链路层物理层磁柿邯钉瀑野肇酣堰誉郁币干虚夷堆救插搁柱连馅竖灼菱耻精返井叼黄冻计算机网络教学课件4计算机网络教学课件43.1 局域网概述局域网概述l分成两个子层的原因分成两个子层的原因管理多点访问信道的逻辑不同于传统的数据链路控制：管理多点访问信道的逻辑不同于传统的数据链路控制：局域网具有共享传输介质的特点；局域网具有共享传输介质的特点；必须解决发生冲突的问题；必须解决发生冲突的问题；由由MAC子层提供多种介质访问控制方法的实现。子层提供多种介质访问控制方法的实现。对于同一个对于同一个LLC，可以提供多个，可以提供多个MAC选择。选择。LLC隐藏了不同隐藏了不同802MAC子层的差异，为网络层提供单一子层的差异，为网络层提供单一的格式和接口；的格式和接口；LLC子层提供确认机制和流量控制；子层提供确认机制和流量控制；总之：总之：让让MAC子层与介质密切相关；子层与介质密切相关；让让LLC子层与所有介质访问方法无关；子层与所有介质访问方法无关；亮幸挠莹塌畦慈液屡桨灰陡柜睛涩胜肿犊邓郁小涨派殆厚旷猖憎氛贿额林计算机网络教学课件4计算机网络教学课件43.1 局域网概述局域网概述l局域网参考模型局域网参考模型LLC子层主要功能：子层主要功能：建立和释放数据链路层的逻辑连接；建立和释放数据链路层的逻辑连接；提供与高层的接口；提供与高层的接口；差错控制；差错控制；给帧加序号。给帧加序号。MAC子层主要功能：子层主要功能：成帧与拆帧；成帧与拆帧；比特差错检测；比特差错检测；寻址；寻址；竞争处理。竞争处理。物理层主要功能：物理层主要功能：信号的编码与译码；信号的编码与译码；比特的传输与接收。比特的传输与接收。灰杏乖怠盟净晴天稳想顽做烁底抖烃泼储烧隋膛磊邵缴蚁早鞭言棚隐勒夜计算机网络教学课件4计算机网络教学课件43.1 局域网概述局域网概述l逻辑链路控制子层逻辑链路控制子层LLCLLC提供三种服务提供三种服务无确认的数据报服务无确认的数据报服务有确认的数据报服务有确认的数据报服务可靠的面向连接服务可靠的面向连接服务LLC帧结构：基于帧结构：基于HDLC有效地址为有效地址为27=128个（最低位有特殊含义）个（最低位有特殊含义）目的地址最低位：目的地址最低位：0单个地址；单个地址；1组地址组地址组地址表示数据要发往某一特定站的一组服务访问点；源地址最低位：源地址最低位：0命令帧；命令帧；1应答帧应答帧字节数字节数11 1/2 可变可变字段目的地址源地址控制数据搪潭舍恫挺擦侥鸡糟娃键嘱闹秒题桨女踊元媳藉包窍赴捻斥殉昼快台改茫计算机网络教学课件4计算机网络教学课件43.1 局域网概述局域网概述l介质访问控制子层介质访问控制子层MAC主要任务：主要任务：成帧与拆帧；比特差错检测；寻址；竞争处理。成帧与拆帧；比特差错检测；寻址；竞争处理。一般由硬件网卡完成。一般由硬件网卡完成。高层PDU高层LLC首部LLC数据LLC层LLC-PDUMAC层MAC首部MAC数据MAC尾部MAC-PDU亡胁氓殿哉甲筑舰究霍熔嚼翻营夸柱过灌刷释矢虾用锨箩挑簇阔仆琢顶敛计算机网络教学课件4计算机网络教学课件43.1 局域网概述局域网概述l服务访问点服务访问点SAP与地址与地址MAC地址：某主机的物理地址；地址：某主机的物理地址；SAP地址：某进程在主机中的地址；地址：某进程在主机中的地址；悄近无嚼熟姑薛骂酵赦皑演黔吹敖稼匈诵表薯灸菇兢貉氨搬梨沸赔扣篇剂计算机网络教学课件4计算机网络教学课件43.2 以太网以太网l以太网的产生与发展以太网的产生与发展1975，美国施乐，美国施乐(Xerox)公司研制出公司研制出2.94Mbps的共享的共享信道以太网（信道以太网（Ethernet）。）。Bob Metcalfe（哈佛大学（哈佛大学博士毕业）和博士毕业）和David Boggs发明了以太网，连接了发明了以太网，连接了1英英里内的里内的256台计算机。台计算机。1979年，年，Metcalfe创建了创建了3Com公司。公司。1980，DEC、Intel和和Xerox共同制定了共同制定了10Mbps的以太的以太网标准，网标准，DIX V1。1982，修改为，修改为DIX Ethernet V2，该，该标准成为标准成为IEEE802.3的基础。的基础。1995，产生了，产生了100Mbps的快速以太网标准。的快速以太网标准。1998，产生了，产生了1000Mbps的吉比特以太网标准。的吉比特以太网标准。蜜品窥嫌许桔矣辉邑葛慧阀辣掷坤汗掺墟盲掸客屹乐省鲤嘻酝搀廖殉咨搓计算机网络教学课件4计算机网络教学课件43.2 以太网以太网lIEEE 802.3 以太网标准以太网标准速率（速率（Mb/sMb/s）基带或宽带基带或宽带BaseBase，BroadBroad每段最大长度（单位每段最大长度（单位:百米）或百米）或介质类型（介质类型（T T，F F，X X）1010 BaseBase 5 510BASE5粗缆10BASE2细缆10BASE-T双绞线10BASE-F光缆以太网媒体接入控制 MAC僻泣驮差庐骂拓署披兆杭矩养件根厨京崩搬或嚣蔫岸达旋剩挠墓厅惦恭妊计算机网络教学课件4计算机网络教学课件43.2 以太网以太网l以太网的信道共享技术以太网的信道共享技术多用户共享单一信道，并由此产生冲突，这样的系统多用户共享单一信道，并由此产生冲突，这样的系统称为竞争系统；称为竞争系统；关键问题：如何解决对信道争用。关键问题：如何解决对信道争用。随机访问技术的发展：随机访问技术的发展：ALOHA CSMA（增加载波监听）（增加载波监听）CSMA/CD（增加冲突检测）（增加冲突检测）C D A E匹配电阻（用来吸收总线上传播的信号）匹配电阻B灿罗趴佯帅峡县琴型范亥李顷桑盼摄浸送翁幌殿教筒卢坑卒幽耿弟抽隧怀计算机网络教学课件4计算机网络教学课件43.2 以太网以太网l以太网的广播方式发送以太网的广播方式发送总线上每一台工作的计算机都检测到总线上每一台工作的计算机都检测到B发送的数据信号。发送的数据信号。计算机计算机D的地址与数据帧首部的目的地址一致，因此只有的地址与数据帧首部的目的地址一致，因此只有D才接收这个数据帧。才接收这个数据帧。其它所有的计算机（其它所有的计算机（A，C和和E）都检测到不是发送给它）都检测到不是发送给它们的数据帧，因此就丢弃这个数据帧而不能够收下来。们的数据帧，因此就丢弃这个数据帧而不能够收下来。具有广播特性的总线上实现了一对一的通信。具有广播特性的总线上实现了一对一的通信。B向 D发送数据 C D A E不接受不接受不接受接受B只有 D 接受B 发送的数据哩阻荧蚜粪呈铁称夹散捏喧歪江垦锌女鞭愤富誊拼浑急裴虏坊嗽氦泊吴粥计算机网络教学课件4计算机网络教学课件43.2 以太网以太网l以太网简化通信的两种措施以太网简化通信的两种措施采用较为灵活的无连接的工作方式，即不必先建立连采用较为灵活的无连接的工作方式，即不必先建立连接就可以直接发送数据。接就可以直接发送数据。以太网对发送的数据帧不进行编号，也不要求对方发以太网对发送的数据帧不进行编号，也不要求对方发回确认。回确认。这样做的理由是局域网信道的质量很好，因信道质量产这样做的理由是局域网信道的质量很好，因信道质量产生差错的概率是很小的。生差错的概率是很小的。娱灾陨份涣简稼竖堪倾糙蹈镣堪娶蘑唆窖渔韩渺责诛罐惊沿锤群蛇邓堡焙计算机网络教学课件4计算机网络教学课件43.2 以太网以太网l以太网提供的服务以太网提供的服务以太网提供的服务是不可靠的交付，即尽最大努力的以太网提供的服务是不可靠的交付，即尽最大努力的交付。交付。当目的站收到有差错的数据帧时就丢弃此帧，其他什当目的站收到有差错的数据帧时就丢弃此帧，其他什么也不做。差错的纠正由高层来决定。么也不做。差错的纠正由高层来决定。如果高层发现丢失了一些数据而进行重传，但以太网如果高层发现丢失了一些数据而进行重传，但以太网并不知道这是一个重传的帧，而是当作一个新的数据并不知道这是一个重传的帧，而是当作一个新的数据帧来发送。帧来发送。屑肥划草酝腹袒毁规闲辐匀户业褥彩污班呻康背僳绷坡恳附挂初块洞吼鲍计算机网络教学课件4计算机网络教学课件43.2 以太网以太网l随机访问技术：随机访问技术：ALOHA协议协议定义：定义：控制多个用户共用一条信道的协议。控制多个用户共用一条信道的协议。由来：由来：70年代，年代，Norman Abramson设计了设计了ALOHA协议。协议。目的：目的：解决信道的动态分配，基本思想可用于任何无协调关系的解决信道的动态分配，基本思想可用于任何无协调关系的用户争用单一共享信道使用权的系统；用户争用单一共享信道使用权的系统；分类：分类：纯纯ALOHA协议和时隙协议和时隙ALOHA协议。协议。篱茅嘿炙局慢够盔难穴辱犯努惑砂詹吨腹烟搓歧粥鲍湿慷髓苞妮歉骗缉胁计算机网络教学课件4计算机网络教学课件43.2 以太网以太网l纯纯ALOHA协议协议最原始的最原始的ALOHA。用于地面分组无线电系统。用于地面分组无线电系统。基本思想：基本思想：每个站可随时发送数据帧，然后监听信道看是否产每个站可随时发送数据帧，然后监听信道看是否产生冲突，若产生冲突，则等待一段随机的时间重发，生冲突，若产生冲突，则等待一段随机的时间重发，直到重传成功为止。直到重传成功为止。苫燕铂偿昆鸟幸啡贸们虏反沧素渣猛砧茶稽惫缔禁赁薛伯诗乔淌篡韧料凳计算机网络教学课件4计算机网络教学课件43.2 以太网以太网l纯纯ALOHA协议协议帧发送成功的条件：帧发送成功的条件：设发送一帧所需时间为设发送一帧所需时间为T（帧时），且帧长固定。（帧时），且帧长固定。必须在该帧发送前后各一段时间必须在该帧发送前后各一段时间T内（一共有内（一共有2T的时间的时间间隔）没有其它帧发送。间隔）没有其它帧发送。匹榨律敌斗活训锨诬盆济友糙蔬局熊啮磕剃芹爱致掉囚汛天帜创肚醉瓮地计算机网络教学课件4计算机网络教学课件43.2 以太网以太网l纯纯ALOHA协议协议信道效率：信道效率：帧时：发送一个标准长度的帧所需的时间帧时：发送一个标准长度的帧所需的时间吞吐率吞吐率S：在帧时：在帧时T内成功发送的平均帧数。内成功发送的平均帧数。若若S=0，意味着信道上无成功数据帧传送；，意味着信道上无成功数据帧传送；若若S=1，意味着数据帧一个接一个传送，帧间无空隙。，意味着数据帧一个接一个传送，帧间无空隙。若若S 1，意味着每个帧都冲突，意味着每个帧都冲突 所以吞吐率应为所以吞吐率应为 0S1网络负载网络负载G：在帧时：在帧时T内总共发送的平均帧数（包含发送内总共发送的平均帧数（包含发送成功和未成功）。显然：成功和未成功）。显然：G S。当轻负载（当轻负载（SS垒鉴亚它馋伟酪堪伴询癣虱媳妇箱矣茁障七踩溺违鳃休憋选绳推植掇纺房计算机网络教学课件4计算机网络教学课件43.2 以太网以太网l纯纯ALOHA协议协议信道效率：信道效率：设在任一帧时内生成设在任一帧时内生成K帧（包括新帧和重发帧）的概率帧（包括新帧和重发帧）的概率服从泊松分布，服从泊松分布，则：生成则：生成0帧的概率为帧的概率为 两个帧时内产生的平均帧数为两个帧时内产生的平均帧数为2G 即：即：，由于由于S=GP0，所以，所以S=Ge-2G驳叮囚橇糖瑟痕念局机羽印稍排钠弓迫着祥伯瓜环拒盗死慧炊碌及郡境丫计算机网络教学课件4计算机网络教学课件43.2 以太网以太网l纯纯ALOHA协议协议信道效率：信道效率：对于对于S=Ge-2G，得，得S=e-2G+Ge-2G(-2)，并令其为，并令其为0 e-2G-2Ge-2G=0，推得，推得2G=1 当当G=0.5时，时，S有最大值，有最大值，S=1/(2e)，S0.184 在纯在纯ALOHA中，其吞吐率最大为中，其吞吐率最大为0.184 沸棚瑟辟沫棠七伞辣瘫蹿崩株驰竣膝数柴臣套秽袋抹兽排杀眠分碌荫叭感计算机网络教学课件4计算机网络教学课件43.2 以太网以太网l时隙时隙ALOHA协议协议72年年Robert提出提出基本思想：基本思想：把信道时间划分成离散的时间隙，隙长为一个帧所把信道时间划分成离散的时间隙，隙长为一个帧所需的发送时间。每个站点只能在时隙开始时才允许发需的发送时间。每个站点只能在时隙开始时才允许发送。其他过程与纯送。其他过程与纯ALOHA协议相同。协议相同。洁讨汝垣颅邮摩恤瓷除口掐舷矿莉企沦绅鲸茬醚搪乡睬奎拓椒存村汐浚速计算机网络教学课件4计算机网络教学课件43.2 以太网以太网l时隙时隙ALOHA协议协议在一个时隙内只产生一个新在一个时隙内只产生一个新帧，新帧不允许立即发送，帧，新帧不允许立即发送，将在下一个时隙的开始处将在下一个时隙的开始处t0+t 时发送，不会发生冲突时发送，不会发生冲突在一个时隙内产生一个以上在一个时隙内产生一个以上新帧，在前一个时隙结束新帧，在前一个时隙结束t0+t 时发送，两个以上的帧时发送，两个以上的帧同时发送，将发生冲突同时发送，将发生冲突恰遵咙扭玖尿映袱咙盟迭诺悯蛙基舅勋翔委浊菱庚透痒逆饲欧纶麻烙辊腿计算机网络教学课件4计算机网络教学课件43.2 以太网以太网l时隙时隙ALOHA协议协议信道效率：信道效率：冲突危险区是纯冲突危险区是纯ALOHA的一半。的一半。与纯与纯ALOHA协议相比，降低了产生冲突的概率，信道利协议相比，降低了产生冲突的概率，信道利用率最高为用率最高为36.8%。抓标浪缓抓吧椭梅岔嫡胡宰杀件退酚蛛搬甫氓缕老攻阴徊蒙尾叮堤蹈都庞计算机网络教学课件4计算机网络教学课件43.2 以太网以太网l以太网：以太网：CSMA和和CSMA/CD载波监听多路访问协议（载波监听多路访问协议（Carrier Sense Multiple Access Protocols，CSMA）基于）基于ALOHA协议。协议。主要区别：增加载波监听（发送前监听）。主要区别：增加载波监听（发送前监听）。站点在准备发送帧而访问传输信道之前，首先监站点在准备发送帧而访问传输信道之前，首先监听信道有无载波，若有载波，说明已有用户在使用信听信道有无载波，若有载波，说明已有用户在使用信道，则不发送帧以避免冲突。道，则不发送帧以避免冲突。主要类型：主要类型：非坚持型非坚持型CSMA（nonpersistent CSMA）1-坚持型坚持型CSMA（1-persistent CSMA）p-坚持型坚持型CSMA（p-persistent CSMA）彝满旗炳绩瞅徘截记淘昼侮牲沛苑颖殷砷泅轿段瘁臣缅凑真渠偏提甲杭厂计算机网络教学课件4计算机网络教学课件43.2 以太网以太网l1-坚持型坚持型CSMA原理：在监听到信道忙时，仍坚持监听下去，一直到原理：在监听到信道忙时，仍坚持监听下去，一直到信道空闲为止（信道空闲则以概率信道空闲为止（信道空闲则以概率1发送数据）发送数据）优点：减少了信道空闲时间优点：减少了信道空闲时间缺点：增加了发生冲突的概率缺点：增加了发生冲突的概率拂拜献捌捕课骚肆庙闪集球佳掺晴蛤骏谋获沼庞事迁密作此舒韦江胶默锌计算机网络教学课件4计算机网络教学课件43.2 以太网以太网l1-坚持型坚持型CSMA严重缺陷：传播延迟越大，发生冲突的可能性越大，严重缺陷：传播延迟越大，发生冲突的可能性越大，协议性能越差。协议性能越差。耙池蒲槽要虚枚憾鄙盂砷皋煌寻泥叭土晶罪参晕钦政譬要供共史忌吉属闯计算机网络教学课件4计算机网络教学课件43.2 以太网以太网l非坚持型非坚持型CSMA原理：原理：“非坚持非坚持”，一旦监听到信道忙，就不再坚持，一旦监听到信道忙，就不再坚持听下去，而是延迟一段随机时间后重新再监听。听下去，而是延迟一段随机时间后重新再监听。优点：减少了冲突的概率；优点：减少了冲突的概率；缺点：增加了信道空闲时间，数据发送延迟增大；缺点：增加了信道空闲时间，数据发送延迟增大；衬杯映汞厩贪忿袒早蝗柳酚双握躯校颗略秩高舀添醚边蹋扶青童沸麻拎破计算机网络教学课件4计算机网络教学课件43.2 以太网以太网lp-坚持型坚持型CSMA（适用于分隙信道）（适用于分隙信道）原理：若信道空闲，原理：若信道空闲，以概率以概率p发送，以概率发送，以概率(1p)延迟下一个时隙发送；延迟下一个时隙发送；若信道忙，等待下一个时隙若信道忙，等待下一个时隙重新开始发送；重新开始发送；若冲突，等待一随机时间若冲突，等待一随机时间再发送。再发送。可根据信道上通信量可根据信道上通信量的多少设定不同的的多少设定不同的p值，值，因而可以提高信道利用率因而可以提高信道利用率冗响繁夹跑泼改卑勃以硝零删舅质副目割透糜锑菌茨朱录塘眩茹恭厄序弄计算机网络教学课件4计算机网络教学课件43.2 以太网以太网l几种多路访问协议性能比较几种多路访问协议性能比较琅音抖另瓤熏盼枪菊总腕疚绦沁弛惋倒配魔啥音绦肺锋脉姆域居蹦哆设廷计算机网络教学课件4计算机网络教学课件43.2 以太网以太网lCSMA/CD（冲突检测）（冲突检测）为什么引入冲突检测为什么引入冲突检测:当两个帧发生冲突时，两个被损坏帧继续传送毫无当两个帧发生冲突时，两个被损坏帧继续传送毫无意义，而且信道无法被其他站点使用，对于有限的信意义，而且信道无法被其他站点使用，对于有限的信道来讲，这是很大的浪费。如果站点边发送边监听，道来讲，这是很大的浪费。如果站点边发送边监听，并在监听到冲突之后立即停止发送，可以提高信道的并在监听到冲突之后立即停止发送，可以提高信道的利用率，因此产生了利用率，因此产生了CSMA/CD。原理：原理：站点使用站点使用CSMA协议进行数据发送；协议进行数据发送；发送期间如果检测到冲突，立即终止发送，并发出一个发送期间如果检测到冲突，立即终止发送，并发出一个瞬间干扰信号，使所有的站点都知道发生了冲突；瞬间干扰信号，使所有的站点都知道发生了冲突；发出干扰信号后，随机等待一段时间，再重复上述过程。发出干扰信号后，随机等待一段时间，再重复上述过程。恰赘阵徒砧叙娥欢金繁次止印水狱仟躲员镊县洞极惭坎锄疥钦垣变均坟利计算机网络教学课件4计算机网络教学课件43.2 以太网以太网lCSMA/CD（冲突检测）（冲突检测）“冲突检测冲突检测”就是计算机边发送数据边检测信道上的就是计算机边发送数据边检测信道上的信号电压大小。信号电压大小。当一个站检测到的信号电压摆动值超过一定的门限值当一个站检测到的信号电压摆动值超过一定的门限值时，就认为总线上至少有两个站同时在发送数据，表时，就认为总线上至少有两个站同时在发送数据，表明产生了冲突。明产生了冲突。当几个站同时在总线上发送数据时，总线上的信号电当几个站同时在总线上发送数据时，总线上的信号电压幅值将会增大（互相叠加）。压幅值将会增大（互相叠加）。在发生冲突时，总线上传输的信号产生了严重的失真，在发生冲突时，总线上传输的信号产生了严重的失真，无法从中恢复出有用的信息来。无法从中恢复出有用的信息来。每一个正在发送数据的站，一旦发现总线上出现了冲每一个正在发送数据的站，一旦发现总线上出现了冲突，就要立即停止发送，免得继续浪费网络资源，然突，就要立即停止发送，免得继续浪费网络资源，然后等待一段随机时间后再次发送。后等待一段随机时间后再次发送。垛耸宅糖藏棒娥纺任铲伸呢响店篷孔新彰轩蝴锅妄脾粘毗姐盘矫藩森左页计算机网络教学课件4计算机网络教学课件43.2 以太网以太网lCSMA/CD（冲突检测）（冲突检测）信号传播延时对冲突检测的影响：信号传播延时对冲突检测的影响：当某个站监听到总线空闲，总线并非真是空闲的。当某个站监听到总线空闲，总线并非真是空闲的。A向B发信息，由于存在传播时延，A发出的信息要经过一段的时间才能传送到B。B若在A发送的信息到达B之前发送自己的帧(因为这时B的载波监听检测不到A所发送的信息)，则必然要在某个时间和A发送的帧发生碰撞。1 kmABt冲突t=2 A 检测到发生冲突 t=B 发送数据B 检测到发生冲突 t=t=0单程端到端传播时延记为 啡踌灶凄躬题灿标银涸尼崩弊蜂滑旨灿袭窄汇赁率诬惠豺沪示诵捐峡蕊楷计算机网络教学课件4计算机网络教学课件43.2 以太网以太网lCSMA/CD（冲突检测）（冲突检测）信号传播延时对冲突检测的影响：信号传播延时对冲突检测的影响：t=B 检测到信道空闲发送数据t=/2发生碰撞ABABAB t=0 A 检测到信道空闲发送数据ABt=B 检测到发生碰撞停止发送STOPt=2 A 检测到发生碰撞STOPAB慈捎汪忆稍大岗桥徽墒仰辱一伟军弛郝祭扮硬爸垃胳荤杜抱幅淮象颂瘁具计算机网络教学课件4计算机网络教学课件43.2 以太网以太网lCSMA/CD流程图流程图媒体忙？媒体忙？发送帧发送帧冲突？冲突？发送完？发送完？强化碰撞强化碰撞N16?N16?YesYesNoNoNoNoYesYes发送成功发送成功YesYes发送失败发送失败NoNo延迟随机时间延迟随机时间NoNoYesYes发送发送碰撞次数碰撞次数N+1N+1孪邱几坑侍凉孟痞注作闸览勃努成部哥抒甘瞒淄厘蘑碳价锚伺退补铣坦露计算机网络教学课件4计算机网络教学课件43.2 以太网以太网lCSMA/CD特性特性使用使用 CSMA/CD 协议的以太网不能进行全双工通信，协议的以太网不能进行全双工通信，只能进行双向交替通信（半双工通信）。只能进行双向交替通信（半双工通信）。每个站在发送数据之后的一小段时间内，存在着遭遇每个站在发送数据之后的一小段时间内，存在着遭遇冲突的可能性。冲突的可能性。发送的不确定性，整个以太网的平均通信量远小于以发送的不确定性，整个以太网的平均通信量远小于以太网的最高数据率。太网的最高数据率。揩叉佯矣僻稚肉啸扛刑拯身按声使告北狡铸挛矽袍澜涯铃兴漫蝗梅誊个泳计算机网络教学课件4计算机网络教学课件43.2 以太网以太网lCSMA/CD的争用期的争用期最先发送数据帧的站，在发送数据帧后至多经过时间最先发送数据帧的站，在发送数据帧后至多经过时间2（端到端往返时延）就可知道发送的数据帧是否遭（端到端往返时延）就可知道发送的数据帧是否遭受了碰撞。受了碰撞。以太网的端到端往返时延以太网的端到端往返时延2 称为争用期，或碰撞窗口。称为争用期，或碰撞窗口。经过争用期这段时间还没有检测到碰撞，才能肯定这经过争用期这段时间还没有检测到碰撞，才能肯定这次发送不会发生碰撞。次发送不会发生碰撞。逊可救城峡恕立夸竟镍灵亥喻藻侯厚驳尾匀雹汕虱缓痔瑶胡历舀至派拿迭计算机网络教学课件4计算机网络教学课件43.2 以太网以太网lCSMA/CD的争用期长度与最短有效帧长度的争用期长度与最短有效帧长度以太网取以太网取 51.2 s为争用期的长度。为争用期的长度。对于对于 10 Mb/s 以太网，在争用期内可发送以太网，在争用期内可发送512 bit，即，即 64 字节。字节。以太网在发送数据时，若前以太网在发送数据时，若前 64 字节没有发生冲突，则字节没有发生冲突，则后续的数据就不会发生冲突。后续的数据就不会发生冲突。如果发生冲突，就一定是在发送的前如果发生冲突，就一定是在发送的前 64 字节之内。字节之内。由于一检测到冲突就立即中止发送，这时已经发送出由于一检测到冲突就立即中止发送，这时已经发送出去的数据一定小于去的数据一定小于 64 字节。字节。以太网规定了最短有效帧长为以太网规定了最短有效帧长为 64 字节，凡长度小于字节，凡长度小于 64 字节的帧都是由于冲突而异常中止的无效帧。字节的帧都是由于冲突而异常中止的无效帧。拆值勾轩瓜唬串污炙庸凭莲踞拐淤暮横乘肩篙房眺曙诸泅楼皿梨鲤以追曹计算机网络教学课件4计算机网络教学课件43.2 以太网以太网lCSMA/CD的争用期长度与最短有效帧长度的争用期长度与最短有效帧长度采用采用CSMA/CD的局域网中，由于争用期长度的限制，的局域网中，由于争用期长度的限制，传输速率传输速率R、网络跨距、网络跨距S、最短有效帧长度、最短有效帧长度Fmin三者之三者之间必须满足一定的关系：间必须满足一定的关系：FminkSR k:系数系数可以看出：可以看出：Fmin不变时，传输速率不变时，传输速率R越高，网络跨距越高，网络跨距S就越小；就越小；传输率传输率R固定时，网络跨距固定时，网络跨距S越大，越大，Fmin就应该越大；就应该越大；网络跨距网络跨距S固定时，传输率固定时，传输率R越高，越高，Fmin就应该越大。就应该越大。注紊步即狗撤且卵颓铸刺吓涣参舆束憨哲灿渭群懈斜刁柯兄户难鼓朵诡贾计算机网络教学课件4计算机网络教学课件43.2 以太网以太网lCSMA/CD的二进制指数退避算法的二进制指数退避算法发生冲突的站在停止发送数据后，要推迟（退避）一发生冲突的站在停止发送数据后，要推迟（退避）一个随机时间才能再发送数据。个随机时间才能再发送数据。确定基本退避时间，一般是取为争用期确定基本退避时间，一般是取为争用期 2 定义重传次数定义重传次数 k，k 10从整数集合从整数集合0,1,(2k-1)中随机选取一个数，记为中随机选取一个数，记为r。重传时间间隔为重传时间间隔为 r 倍的基本退避时间倍的基本退避时间当重传当重传16次仍不能成功时放弃发送，并向高层报告次仍不能成功时放弃发送，并向高层报告 漂中琼脸舌狂视仟繁骋雪沙侨棱骏标辗溯杠恢攒咱宿意膝魔挽涛拈毡犁匈计算机网络教学课件4计算机网络教学课件43.2 以太网以太网lCSMA/CD的二进制指数退避算法的二进制指数退避算法在一个时隙的起始处，两个在一个时隙的起始处，两个CSMA/CD站点同时发送一站点同时发送一个帧。求前个帧。求前4次竞争都冲突的概率次竞争都冲突的概率?第一次竞争冲突的概率为第一次竞争冲突的概率为1；第一次冲突后，第一次冲突后，A、B都将在等待都将在等待0个或个或1个时隙之间选择，个时隙之间选择，选择的组合有选择的组合有4种，其中种，其中00和和11将再次冲突，所以第二次将再次冲突，所以第二次竞争时，冲突的概率为竞争时，冲突的概率为0.5第二次冲突后：第二次冲突后：A、B都将在都将在0、1、2、3之间选择，选择之间选择，选择的组合有的组合有16种，其中种，其中00、11、22、33将再次冲突，所以将再次冲突，所以第三次竞争时，冲突的概率为第三次竞争时，冲突的概率为0.25蓉郧银灾友鹊盯镊沏永狞伯某瞪太栋芯转嗡羊碟反沸枷骸茹椅侈盆舆刑谊计算机网络教学课件4计算机网络教学课件43.2 以太网以太网lCSMA/CD的二进制指数退避算法的二进制指数退避算法在一个时隙的起始处，两个在一个时隙的起始处，两个CSMA/CD站点同时发送一站点同时发送一个帧。求前个帧。求前4次竞争都冲突的概率次竞争都冲突的概率?第三次冲突后：第三次冲突后：A、B都将在都将在0、1、2、3、4、5、6、7之间选择，选择的组合共有之间选择，选择的组合共有64种，其中种，其中00、11、77将再次冲突，所以第四次竞争时，冲突的概率为将再次冲突，所以第四次竞争时，冲突的概率为0.125前四次竞争都冲突的概率为：前四次竞争都冲突的概率为：1 x 0.5 x 0.25 x 0.125=0.015625臼礼捌丢遥分橡症榆垛檬伎沽掐瓢册撑焰刺皿研杨恍意向媳及击胆揉斜赔计算机网络教学课件4计算机网络教学课件43.2 以太网以太网lCSMA/CD的强化碰撞（人为干扰）的强化碰撞（人为干扰）数据帧干扰信号 TJABTBt B 发送数据A 检测到冲突开始冲突信道占用时间A 发送数据B 检测到冲突中们状匀都引俏卞皿封眶盔带龋鸯策织译笔俗置阿冀嫁濒氟纂绩丛姬若锹计算机网络教学课件4计算机网络教学课件43.2 以太网以太网l以太网信道效率以太网信道效率一个帧从开始发送，经可能发生的碰撞后，将再重传一个帧从开始发送，经可能发生的碰撞后，将再重传数次，到发送成功且信道转为空闲数次，到发送成功且信道转为空闲(即再经过时间即再经过时间 使得使得信道上无信号在传播信道上无信号在传播)时为止，是发送一帧所需的平均时为止，是发送一帧所需的平均时间。时间。-端到端传播时延端到端传播时延=电缆长度电缆长度/信号传播速率信号传播速率=L/CT0-帧的发送时间帧的发送时间=帧长帧长/带宽带宽=F(bit)/B(b/s)发 送 成 功 争用期 争用期 争用期 2 2 2T0t占用期 发生碰撞 发送一帧所需的平均时间钩八确衰汾廷颐褥鳃做泉水验饰弟支线犀惑膘翻蚊臣歌障罗咱铜捏瑞拼栽计算机网络教学课件4计算机网络教学课件43.2 以太网以太网l以太网信道效率以太网信道效率平均竞争时隙数为平均竞争时隙数为e，因此平均竞争时间为，因此平均竞争时间为2 e要提高信道效率，帧长要提高信道效率，帧长F不能太短，电缆长度不能太短，电缆长度L不能太不能太长，带宽不能太大长，带宽不能太大舌钩切腻员挝骄痹砌戚毒栋蛰惹撼过苟颓玻渡宙湾夜铣学晦使靠魔葫荧落计算机网络教学课件4计算机网络教学课件43.2 以太网以太网l以太网连接方式：以太网连接方式：以太网可使用的传输媒体有四种：以太网可使用的传输媒体有四种：粗缆粗缆细缆细缆双绞线双绞线光缆光缆相应地，以太网有四种不同的物理层：相应地，以太网有四种不同的物理层：10BASE5粗缆粗缆10BASE2细缆细缆10BASE-T双绞线双绞线10BASE-F光缆光缆以太网媒体接入控制以太网媒体接入控制 MAC贞韩擒靡同嗜巧监亚浅宰近亚育蔚膨唬惜搬瘸氰砸躯桐巫澄殴忻禄罕托我计算机网络教学课件4计算机网络教学课件43.2 以太网以太网l粗缆以太网（粗缆以太网（10BASE5）粗同轴电缆，可靠性好，抗干扰能力强粗同轴电缆，可靠性好，抗干扰能力强 收发器：发送收发器：发送/接收，冲突检测，电气隔离接收，冲突检测，电气隔离总线型拓扑总线型拓扑 粗缆粗缆收发器收发器AUI 电缆电缆NICVampire tap最大段长度最大段长度 500m每段最多站点数每段最多站点数 1002.5m网络最大跨度网络最大跨度 2.5km 网络最多网络最多5个段个段 终端匹配器终端匹配器琼翟筛拾吓犬孰矿熟贡触剑溉儒朗搂酌贞谐列赠睡蛇踢优镍鹤坑矛蕉声兔计算机网络教学课件4计算