【正文】 本章學習要求 ： ? 了解：局域網的分類與特點。 ? 理解： IEEE 802參考模型與介質訪問控制子層 的基本概念。 ? 掌握： Ether局域網的基本工作原理。 ? 掌握：高速局域網、交換局域網與虛擬局域網 的基本工作原理。 ? 掌握：無線局域網 WLAN與 概念。 ? 掌握：網絡互聯(lián)基本概念與網橋基本工作原 理。 《計算機網絡》第 5章 介質訪問控制子層 1 本章知識點結構 《計算機網絡》第 5章 介質訪問控制子層 2 局 域 網 技 術 的 發(fā) 展 與 演 變I E E E 8 0 2 參 考 模 型E t h e r n e t虛 擬 局 域 網 交 換 式 局 域 網無 線 局 域 網 技 術典 型 局 域 網 工 作 原 理 與 實 現(xiàn) 方 法F E高 速 局 域 網 技 術 與 標 準 G E 1 0 G b E局 域 網 網 橋 技 術4 0 G b E 1 0 0 G b E 局域網技術的發(fā)展與演變 局域網技術的研究與發(fā)展 《計算機網絡》第 5章 介質訪問控制子層 3 2 0 0 5 年2 0 0 0 年1 9 9 5 年1 9 9 0 年1 9 8 0 年1 9 7 0 年1 9 6 0 年E t h e r n e t F EG E1 0 G b EN e w h a l lC a m b r i d g e R i n gF D D IS w i t c h L A N8 0 2 . 1 1 W L A N1 0 B A S E TE t h e r n e t2 0 1 0 年4 0 G b E / 1 0 0 G b E介質訪問控制的基本概念 ? 分布式控制的方法 ? 局域網中不存在中心主機，而是由每個主機各自決定是否發(fā)送數(shù)據，以及出現(xiàn)沖突時如何處理。 ? “介質訪問控制方法”要解決的三個基本問題： — 什么時候發(fā)送數(shù)據？ — 如何發(fā)現(xiàn)沖突？ — 出現(xiàn)沖突怎么辦？ 《計算機網絡》第 5章 介質訪問控制子層 4 介質訪問控制方法 CSMA/CD、 Token Bus與 Token Ring的比較 三種不同的介質訪問控制方法對應三種不同類型 的局域網 ： ? 采用帶有沖突檢測的載波偵聽多路訪問 (CSMA/CD) 訪問控制方法的總線形 Ether，稱為“以太網”。 ? 采用令牌控制的令牌總線形（ Token Bus）局域網，稱為“ Token Bus”或“令牌總線網”。 ? 采用令牌控制的令牌環(huán)形（ Token Ring）局域網，稱為“ Token Ring”或“令牌環(huán)網”。 《計算機網絡》第 5章 介質訪問控制子層 5 CSMA/CD總線形局域網特點 《計算機網絡》第 5章 介質訪問控制子層 6 總 線總 線結 點 3結 點 1( a ) 總 線 型 局 域 網 的 物 理 結 構 ( b ) 總 線 型 局 域 網 的 拓 撲 結 構結 點 2結 點 1結 點 4 結 點 5結 點 2 結 點 3結 點 4 結 點 5令牌總線形局域網的特點 《計算機網絡》第 5章 介質訪問控制子層 7 ( a ) T o k e n B u s 局 域 網 的 物 理 結 構令 牌結 點 2結 點 3結 點 4結 點 1( b ) T o k e n B u s 局 域 網 的 邏 輯 結 構結 點 5總 線結 點 3結 點 2結 點 1結 點 4 結 點 5令牌環(huán)局域網的特點 《計算機網絡》第 5章 介質訪問控制子層 8 ( a ) T o k e n R i n g 局 域 網 的 物 理 結 構令 牌結 點 3結 點 2結 點 5結 點 1結 點 2結 點 5結 點 3結 點 1( b ) T o k e n R i n g 局 域 網 的 拓 撲 構 型結 點 4結 點 4CSMA/CD方法的主要特點 ? 介質訪問控制方法算法簡單，易于實現(xiàn)。目前，有很多種 VLSI（超大規(guī)模集成電路） 可以實現(xiàn) CSMA/CD方法，有利于降低 Ether組網成本，擴大應用范圍。 ? 一種隨機訪問控制方法，適用于對傳輸實時性要求不高的辦公環(huán)境。 ? 在網絡通信負荷較低時表現(xiàn)出較好的吞吐率與延遲特性。當網絡通信負荷增大時，由于沖突增多，網絡吞吐率下降、傳輸延遲增加。 《計算機網絡》第 5章 介質訪問控制子層 9 確定型介質訪問控制方法 Token Bus、 Token Ring 的主要特點 ： ? 適用于對數(shù)據傳輸實性要求較高的應用環(huán)境，如生產過程控制領域。 ? 在網絡通信負荷較重時，表現(xiàn)出很好的吞吐率與較低的傳輸延遲，因此適用于通信負荷較重的應用環(huán)境。 ? 環(huán)的維護過程復雜，實現(xiàn)起來比較困難。 《計算機網絡》第 5章 介質訪問控制子層 10 不同通信負荷下實際數(shù)據傳輸速率的比較 《計算機網絡》第 5章 介質訪問控制子層 11 0481 21 62 02 44 8 1 2 1 6 2 0 2 4發(fā) 送 數(shù) 據 速 率可能達到的最大數(shù)據速率T o k e n R i n gT o k e n B u sC S M A / C D Ether技術的研究與發(fā)展 《計算機網絡》第 5章 介質訪問控制子層 12 局 域 網 發(fā) 展的 基 本 思 路研 究 交 換 式 局 域 網研 究 高 速 局 域 網研 究 局 域 網 互 聯(lián) 技 術延時帶寬積物理意義 《計算機網絡》第 5章 介質訪問控制子層 13 傳 播 延 時 = D / V傳 播 延 時 帶 寬 積 = S D / V結 點 A 結 點 BEther技術的發(fā)展過程 《計算機網絡》第 5章 介質訪問控制子層 14 E t h e r n e t1 9 7 6 年1 0 B A S E TE t h e r n e t1 9 9 0 年F E1 9 9 5 年G E1 9 9 9 年1 0 G b E2 0 0 2 年4 0 / 1 0 0 G b E2 0 1 0 年 局域網參考模型與協(xié)議標準 《計算機網絡》第 5章 介質訪問控制子層 15 O S I 參 考 模 型I E E E 8 0 2 參 考 模 型邏 輯 鏈 路 控 制( L L C ) 子 層介 質 訪 問 控 制( M A C ) 子 層物 理 層物 理 層數(shù) 據 鏈 路 層網 絡 層傳 輸 層會 話 層表 示 層應 用 層IEEE 802協(xié)議結構 《計算機網絡》第 5章 介質訪問控制子層 16 I E E E 8 0 2 . 3C S M A / C DI E E E 8 0 2 . 1 1無 線 局 域 網I E E E 8 0 2 . 1 5近 距 離 無 線 個人 網 絡I E E E 8 0 2 . 1 6寬 帶 無 線網 絡I E E E 8 0 2 . 1 體 系 結 構 與 網 絡 互 聯(lián) Ether基本工作原理 Ether數(shù)據發(fā)送流程分析 《計算機網絡》第 5章 介質訪問控制子層 17 裝 配 幀沖 突 次 數(shù)過 多 ?沖 突 嗎 ？啟 動 發(fā) 送沖 突 加 強發(fā) 送 完 成 ?計 算 后 退延 遲 時 間沖 突 次 數(shù)N + 1 → N結 束 ：沖 突 過 多YNY發(fā) 送 幀總 線 忙 ？N Y等 待 后 退延 遲 時 間N結 束 ：發(fā) 送 成 功YN? 載波偵聽 總線電平跳變與總線忙閑狀態(tài)的判斷 《計算機網絡》第 5章 介質訪問控制子層 18 總 線 忙v ( t )t01總 線 空 閑沖突窗口的概念 沖突窗口 =2D/V ? D為總線傳輸介質的最大長度 ? V是電磁波在介質中的傳播速度 《計算機網絡》第 5章 介質訪問控制子層 19 幀 A 幀 BA + B2 τ總 線結 點 結 點結 點 A 結 點 Bτ = D / V沖 突 發(fā) 生? 沖突檢測 曼徹斯特編碼信號的波形疊加 《計算機網絡》第 5章 介質訪問控制子層 20 V 1 ( t )tV 2 ( t )tV 1 ( t ) + V 2 ( t )t發(fā)現(xiàn)沖突、停止發(fā)送 ? 如果在發(fā)送數(shù)據過程中檢測出沖突，為了解決信道爭用沖突，發(fā)送主機要進入停止發(fā)送數(shù)據、隨機延遲后重發(fā)的流程。 ? 隨機延遲重發(fā)的第一步是發(fā)送 “沖突加強干擾序列（ jamming sequence）信號 ”。沖突加強干擾序列信號長度規(guī)定為 32bit。 ? 發(fā)送沖突加強干擾序列信號的目的是：確保有足夠的沖突持續(xù)時間，使網中所有主機都能檢測出沖突存在，并立即丟棄沖突幀，減少由于沖突浪費的時間，提高信道利用率。 《計算機網絡》第 5章 介質訪問控制子層 21 隨機延遲重發(fā) ? 幀的最大重發(fā)次數(shù)為 16 ? CSMA/CD后退延遲算法是截止二進制指數(shù)后退延遲算法為： τ＝ 2k1