【正文】 2022年 2月 16日星期三 第 4章 局域網(wǎng) 1 內(nèi)容回憶 ? 虛電路和數(shù)據(jù)報 ? 建立虛電路表的兩種方法；虛電路方式和數(shù)據(jù)報方式的比較 ? 網(wǎng)絡(luò)性能評價指標 ? 帶寬；吞吐量；時延； ? 廣域網(wǎng)實例 ? PSTN； NISDN（基本速率接口和基群速率接口）； ； FR； ATM； POS接口 2022年 2月 16日星期三 第 4章 局域網(wǎng) 2 第四章 局域網(wǎng) ? 局域網(wǎng)參考模型 ? 以太網(wǎng) ? 令牌環(huán)網(wǎng)和 FDDI ? 高速以太網(wǎng) ? 無線局域網(wǎng) ? 網(wǎng)橋 ? 局域網(wǎng)組網(wǎng) ? 彈性分組環(huán) 2022年 2月 16日星期三 第 4章 局域網(wǎng) 3 局域網(wǎng)參考模型 IEEE 802 . 2邏輯鏈路控制子層IEEE 802 . 3 CSMA / CDIEEE 802 . 5 令牌環(huán)IEEE 802 . 11 CSMA / CAIEEE 802 . 1數(shù)據(jù)鏈路層物理層2022年 2月 16日星期三 第 4章 局域網(wǎng) 4 IEEE 802系列常用標準 ? —— 包括局域網(wǎng)概述、體系結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)管理和網(wǎng)絡(luò)互聯(lián) ? —— 描述邏輯鏈路控制 LLC規(guī)范 ? —— 描述 CSMA／ CD介質(zhì)訪問控制子層與物理層規(guī)范 ? —— 描述令牌環(huán)網(wǎng)介質(zhì)訪問控制子層與物理層規(guī)范 ? —— 描述 WLAN介質(zhì)訪問控制子層和物理層規(guī)范 ? —— 描述 WPAN介質(zhì)訪問控制子層和物理層規(guī)范 ? —— 描述 WMAN介質(zhì)訪問控制子層和物理層規(guī)范 ? —— 描述 WWAN介質(zhì)訪問控制子層和物理層規(guī)范 2022年 2月 16日星期三 第 4章 局域網(wǎng) 5 以太網(wǎng) ? CSMA/CD協(xié)議 ? 幀格式 ? 以太網(wǎng)地址 ? 物理層標準 ? 報文封裝 ? 以太網(wǎng)運行參數(shù) 2022年 2月 16日星期三 第 4章 局域網(wǎng) 6 以太網(wǎng)發(fā)展歷史 ? University of Hawaii 的 ALOHA 網(wǎng)絡(luò)（ 1968） ? Xerox 的 以太網(wǎng)（ 1973） ? Xerox, DEC and Intel 的 10M 以太網(wǎng)（ DIX 標準）（ 1980 Ver1； 1982 Ver2 ） ? IEEE 標準 （ 1985） ? IEEE Fast Ether 標準（ 1995） ? IEEE （ 1999） ? IEEE 10G Ether標準（ 2022） ? 100G/40G（ 2022） 2022年 2月 16日星期三 第 4章 局域網(wǎng) 7 CSMA/CD協(xié)議 ? ALOHA協(xié)議 – 純 ALOHA（ pure ALOHA） – 分槽 ALOHA（ slot ALOHA） ? 載波偵聽多路訪問 CSMA ? 載波偵聽多路訪問 /沖突檢測 CSMA/CD – 以太網(wǎng) ? 載波偵聽多路訪問 /沖突避免 CSMA/CA – 無線局域網(wǎng) 2022年 2月 16日星期三 第 4章 局域網(wǎng) 8 1. ALOHA協(xié)議 ? ALOHA協(xié)議是 60年代末夏威夷大學(xué)的 Norman Abramson及其同事發(fā)明的 ， 目的是為了解決地面無線電廣播信道的爭用問題 。 ? ALOHA協(xié)議分為 純 ALOHA和分槽 ALOHA。 ? 純 ALOHA協(xié)議的基本思想 – 發(fā)送方不進行載波偵聽，想發(fā)送就可以發(fā)送；在發(fā)送數(shù)據(jù)過程中進行沖突檢測，檢測到?jīng)_突，則等待一段隨機長時間后重發(fā)數(shù)據(jù)。 ? 信道的最大利用率： 18%（ 1/2e） ? 適用于任何無協(xié)調(diào)關(guān)系的多用戶爭用信道 2022年 2月 16日星期三 第 4章 局域網(wǎng) 9 分槽 ALOHA ? 思想 ： 用時鐘來同步 用戶數(shù)據(jù)的發(fā)送。將時間分為 離散的時間片 ，用戶每次必須 等到下一個時間片 才能開始發(fā)送數(shù)據(jù)，避免用戶發(fā)送數(shù)據(jù)的隨意性，減少數(shù)據(jù)產(chǎn)生沖突的可能性。 ? 優(yōu)缺點： ? 優(yōu)點 ：分槽 ALOHA的信道利用率 36%（ 1/e） ? 缺點 ：用戶數(shù)據(jù)的 平均發(fā)送時延要大于 純ALOHA 2022年 2月 16日星期三 第 4章 局域網(wǎng) 10 2. CSMA協(xié)議 ? CSMA協(xié)議的提出背景 ? 對于站點在發(fā)送數(shù)據(jù)前進行載波偵聽 ， 然后再采取相應(yīng)動作的協(xié)議 ， 稱其為 載波偵聽多路訪問CSMA(Carrier Sense Multiple Access)協(xié)議 。 ? CSMA協(xié)議有多種形式 – 1堅持 CSMA – 非堅持 CSMA – P堅持 CSMA 2022年 2月 16日星期三 第 4章 局域網(wǎng) 11 1堅持 CSMA（ 1persistent CSMA） ? 某站點要發(fā)送數(shù)據(jù)時，它首先偵聽信道，看看是否其他站點正在發(fā)送數(shù)據(jù)。 ? 若信道 空閑 ，該站點 立即發(fā)送 數(shù)據(jù)。 ? 若信道 忙 ，該站點 繼續(xù)偵聽信道直到信道變?yōu)榭臻e ，然后發(fā)送數(shù)據(jù)。 ? 1和堅持的含義 2022年 2月 16日星期三 第 4章 局域網(wǎng) 12 非堅持 CSMA（ nonpersistent CSMA） ? 某站點要發(fā)送數(shù)據(jù)時，它首先偵聽信道，看看是否其他站點正在發(fā)送數(shù)據(jù)。 ? 若信道 空閑 ，該站點 立即發(fā)送 數(shù)據(jù)。 ? 若信道 忙 ，站點 不再繼續(xù)偵聽 信道，而是等待一個隨機長的時間后，再重復(fù)上述過程。 ? 優(yōu)缺點： ? 優(yōu)點 ：信道利用率高一些 ? 缺點 ：數(shù)據(jù)傳輸時間長一些 2022年 2月 16日星期三 第 4章 局域網(wǎng) 13 P堅持 CSMA（ Ppersistent CSMA） ? P堅持 CSMA主要用于分槽 ALOHA。 ? 一個站點在發(fā)送數(shù)據(jù)之前，首先偵聽信道，若 信道空閑 ，便以 概率 p發(fā)送 數(shù)據(jù)，以 概率 1p將數(shù)據(jù)發(fā)送 推遲到下一個時間片 ； ? 若下一個時間片信道仍然空閑，便再次以概率 p發(fā)送數(shù)據(jù)，以概率 1p將數(shù)據(jù)發(fā)送推遲到下一個時間片。此過程一直重復(fù)， 直到該站點將數(shù)據(jù)發(fā)送出去 或 其他站點開始發(fā)送數(shù)據(jù) 為止。 ? 若該站點一開始偵聽信道發(fā)現(xiàn) 信道忙 ，就 等到下一個時間片繼續(xù)偵聽信道 。 2022年 2月 16日星期三 第 4章 局域網(wǎng) 14 3. CSMA/CD協(xié)議 – （ 1）首先 偵聽信道 ； – （ 2）如果 信道空閑 ， 立即發(fā)送 數(shù)據(jù)并進行 沖突檢測 ； – （ 3）如果 信道忙 ， 繼續(xù)偵聽 信道， 直到信道變?yōu)榭臻e ，立即發(fā)送數(shù)據(jù)并進行沖突檢測； – （ 4）如果在發(fā)送數(shù)據(jù)過程中 檢測到?jīng)_突 ， 立即停止發(fā)送 數(shù)據(jù)，并 等待一隨機長的時間 ，重新回到（ 1）。 2022年 2月 16日星期三 第 4章 局域網(wǎng) 15 沖突檢測的方法 ? （ 1） 比較法 ? 站點在發(fā)送數(shù)據(jù)的同時 接收總線上的信號 ，然后將從總線上接收到的數(shù)據(jù)與其發(fā)送的數(shù)據(jù)進行比較，若 發(fā)生變化 ，則認為 發(fā)生沖突 。 ? （ 2） 編碼違例判決法 ? 站點通過檢查總線上的 信號波形是否符合曼徹斯特編碼規(guī)則 來判斷是否發(fā)生沖突，若 違反 曼徹斯特編碼，則認為 發(fā)生沖突 。 ? 若以太網(wǎng)站點在發(fā)送數(shù)據(jù)過程中檢測出沖突，則停止發(fā)送數(shù)據(jù)，并且發(fā)出一個 4字節(jié)的阻塞（ jam）信號加強沖突 ，以便通知總線上的各站點已經(jīng)發(fā)生沖突。 2022年 2月 16日星期三 第 4章 局域網(wǎng) 16 4. 沖突窗口 2?稱為 沖突窗口 ，站點在沖突窗口時間內(nèi)都沒有檢測到?jīng)_突， 才能確定該站點“抓住”了信道。 10Mbps以太網(wǎng)規(guī)定沖突窗口為 。 10Mbps粗纜以太網(wǎng)標準規(guī)定，兩個站點最多可以經(jīng)過 4個中繼器 連接 5段電纜 ，每段長度為 500米 。 2022年 2月 16日星期三 第 4章 局域網(wǎng) 17 5. 退避算法 ? 以太網(wǎng)退避過程是 以沖突窗口大小為基準 的，每個站點有一個 沖突次數(shù)計數(shù)器 i。 ? 若站點發(fā)生 第 i次沖突 ，等待時間將 從 0~（ 2i1）個 。 ? 以此類推，當沖突次數(shù) 大于 10后 ，都是 從 0~2101個 。 ? 當沖突次數(shù) 超過 16時 ，表示 發(fā)送失敗 ，放棄該組發(fā)送。 ? 上述算法稱為 二進制指數(shù)退避 （ binary exponential backoff）算法。 ? 核心思想 ：站點沖突次數(shù)越多，平均等待時間越長 2022年 2月 16