【正文】 為 10微秒 為了能夠按照 CSMA/CD工作，最小幀的發(fā)送時間不能小于 10微秒，以 1Gb/s速率工作， 10微秒可以發(fā)送的比特數(shù)等于 10 106/109=10000 因此，最短幀是 10000位或 1250字節(jié)長 32 例 4（ 09年考研題）（ 2分）： 在一個采用 CSMA/CD協(xié)議的網(wǎng)絡中，傳輸介質是一根完整的電纜，傳輸速率為 1Gbps，電纜中的信號傳播速度是200 000km/s。 解： （ 1）發(fā)送時延： ts=107/105=100s 傳播時延 tp=106/(2 108)= （ 2）發(fā)送時延 ts =103/109=1181。 發(fā)送時延 = ?傳播時延：電磁波在信道中傳播一定的距離需要花費的時間。 隨機時間的 基本單位 ： 為競爭 時間片 長度 2τ τ－ 端到端的傳播時延 (即最遠兩個站之間的傳播時延 ) CSMA/CD 檢測沖突時間 (續(xù) 2) 25 接收處理 ?接收校驗和本地處理 ?碎片檢驗：長度小于 512位的幀是沖突碎片 ?目的地址校驗：判斷是否是本地地址 ?完整性校驗： ? 校驗是否是畸型幀（長度 1518字節(jié) ) ? CRC校驗 ? 定界符（長度必須是 8位的整數(shù)倍） 26 A B A B 寬帶線路 基帶線路 寬帶線路：每秒有更多比特從計算機注入到線路。 沖突檢測（ CD) 23 CSMA/CD 檢測沖突時間 (續(xù) 1) 24 上述情況下，檢測沖突的時間等于總線上最遠兩個站點之間端到端延遲時間的兩倍（即一來一回時延 2τ ）。 若 p 過大 ， 使 Np 1， 表明有多個站試圖發(fā)送 ， 沖突不可避免 ， 所以應使 Np 1 ； 若 p 過小 ， 信道利用率會大大降低 。 優(yōu)點：只要信道空閑 ， 數(shù)據(jù)就立即得到發(fā)送； 缺點：若有兩個或兩個以上的站點等發(fā)送 ， 沖 突就不可避免 。 14 CSMA/CD操作的流程圖 媒體忙？ 發(fā)送幀 碰撞？ 發(fā)送完？ 發(fā)送 Jam N≥16? Yes No No Yes 發(fā)送成功 Yes 發(fā)送失敗 No 延遲隨機時間 No Yes 發(fā)送 碰撞次數(shù) N+1 講前先聽 忙則等待 無聲則講 邊講邊聽 沖突即停 后退重傳 多次無效 放棄發(fā)送 15 ? 1堅持 CSMA ? 非堅持 CSMA ? P堅持 CSMA 1)載波偵聽（ CS， carrier Sense) 即所謂“先聽后說”。 ? MAC子層的主要功能是 :幀的封裝和拆封、物理介質傳輸差錯的檢測、按 MAC地址尋址、實現(xiàn)介質訪問控制協(xié)議。 基本特性 優(yōu)點 建網(wǎng)容易 ， 配置方便； 每個連接的故障容易排除 ， 不影響全網(wǎng)； 控制協(xié)議相對簡單 。 環(huán)形拓 撲 5 每一個站點通過點 點鏈路連至中心節(jié)點 ， 所有的通信都由中心節(jié)點控制 ， 一般采用線路交換 。 由于所有站點共享一個環(huán) ， 因此要對站點對環(huán)的訪問進行控制 。 入網(wǎng)設備連到中繼器上 。 在 IEEE802標準中 (即以太網(wǎng) )和 (令牌總線 )都是總線拓撲 。 基本特性 優(yōu)點 與星型拓撲相比 ， 所需電纜長度較短； 結構簡單 ， 可靠性高； 擴充 (如增加站點 、 延長電纜等 )較容易 。 中繼器是較簡單的設備 ， 無存儲轉發(fā)功能 。 控制采用分布的辦法 ， 即每個站都有控制發(fā)送和接收的訪問邏輯 。 中心節(jié)點也可以有數(shù)據(jù)處理能力并提供共享資源 。 缺點 在同樣覆蓋面積內；所用電纜量較大； 對中心節(jié)點要求非常高 ， 一旦中心節(jié)點產生故障 ,全網(wǎng)將不能工作 。 ? LLC子層的主要功能是 :連接管理 (建立和釋放連接 )、與高層的接口、幀的可靠、按序傳輸及流量控制。希望傳輸?shù)恼臼紫葘π诺肋M行監(jiān)聽以確定是否有別的站在傳輸。 17 1堅持 CSMA（續(xù)） 18 b)非堅持 CSMA 當一個站要發(fā)送數(shù)據(jù)時 ， 執(zhí)行如下步驟： (1)監(jiān)聽信道 ， 若信道空閑就發(fā)送； (2)若信道忙則 放棄 (不堅持 )監(jiān)聽 ， 隨機等待一段 時間 ， 重復步驟 （ 1） ； 優(yōu)點：采用隨機的重發(fā)延遲時間可減少沖突可能性； 缺點：即使有幾個站有數(shù)據(jù)要傳送 ， 信道仍然可能處 于空閑狀態(tài) ， 信道利用率較低 。 21 p 堅持 CSMA（續(xù)） 22 站點 1 站點 2 距離 L ta?0t?2ta???傳播時延 t ?時間槽 ——能夠檢測到?jīng)_突的時間區(qū)間 （也稱為 爭用時隙 或碰撞窗口 ） ?若兩站點之間傳播時延為 a，則時間槽＝ 2a。 這種 CSMA/CD 沖突檢測，對發(fā)送站所發(fā)送的數(shù)據(jù)幀長度有一定要求， 以太幀長度的最小值不能小于 512位，即 64字節(jié) (如所發(fā)送的信息不足時，可加以填充 )。 寬帶線路和基帶線路上比特的傳播速率是一樣的。 傳播時延 = 發(fā)送數(shù)據(jù)幀長度 (b) 發(fā)送速率（ b/s) 信道長度 (m) 電磁波在信道上的傳播速率 (m/s) 如：設電磁波在銅線中的傳播速率約為 2 105km/s,所以 1km的銅線產生的傳播時延為 5μm 29 例 1： ?收發(fā)兩端之間的傳輸距離為 1000km，信號在媒體上的傳播速率為 2 108m/s。s 傳播時延： tp=106/(2 108)= 30 ?例 2： P92第三章習題第三大題計算題第 1小題 若 10Mbps的 CSMA/CD局域網(wǎng)的節(jié)點最大距離為 ,信號在媒體中的傳播速度為2 100000000m/s。若最小數(shù)據(jù)幀長度減少 800比特，則最遠的兩個站點之間的距離至少需要 A．增加 160m 80m 160m 80m 答： 最短幀長 =2 L 109b/s247。即 為 , 也稱 512比特時間。具體做法是： （ 1）確定基本退避時間，一般是取為爭用期 2 τ 。 （ 4）當重傳達 16次仍不能成功時，則丟棄該幀，并向高層報告。 ? 一個站在檢測到總線開始空閑后，還要等待 ?s 才能再次發(fā)送數(shù)據(jù)。當 t=225比特時間，A和 B同時檢測到了碰撞，并且在 t=225+48=273比特時間完成了干擾信號的傳輸。 在令牌總線網(wǎng)中 ， 物理總線上的站點在邏輯上被組織成一個環(huán) 。令牌幀按站點 序號由高到低依次輪詢。依此，令牌在邏輯環(huán)中循環(huán)流動，各站輪流發(fā)送，沒有沖突。 周期性地給未加入環(huán)的站點插入到邏輯環(huán)適當位置的機會 ， 同時實現(xiàn)站的動態(tài)刪除； ③ 故障處理 。該協(xié)議給用戶提供均等的訪問權，在輕負載情況下 ， CSMA/CD有良好的延遲特性和吞吐能力。 ? CSMA/CD 三種局域網(wǎng)的比較 49 ? 令牌總線 優(yōu)點 ：具有極好的吞吐能力，而且其吞吐量隨數(shù)據(jù)傳輸速率增加而增加，并隨介質飽和而穩(wěn)定下降。 缺點 ：在低負載下時延較大；控制復雜，維護困難。 ? 否則就將此幀丟棄，不再進行其他的處理。 63 7 字節(jié) 1 字節(jié) MAC 幀 物理層 MAC 層 IP 層 Ether II MAC 幀 目的地址 源地址 類型 數(shù) 據(jù) FCS 6 6 2 4 字節(jié) 46 ~ 1500 IP 數(shù)據(jù)報 Ether II 的 MAC 幀格式 8 字節(jié) 插入 物理層 為達到比特同步，在媒體上實際傳送的要比 MAC幀還多 8個字節(jié)。 對于檢查出的無效 MAC 幀就簡單地丟棄。 3. 雙絞線以太網(wǎng) 根據(jù)是否采用屏蔽技術，雙絞線可分為非屏蔽雙絞線(UTP)和屏蔽雙絞線 (STP)。 色標 Pin Signal 白橙 1 TD+ 橙 2 TD 白綠 3 RD+ 藍 4 不用 白藍 5 不用 綠 6 RD 白棕 7 不用 棕 8 不用 1 2 3 4 5 6 7 8 72 雙絞線的連接 73 ?10BaseT以太網(wǎng)（雙絞線連接方式） ?直通雙絞線和交叉雙絞線 ? 通常直通線用于不同類型設備間互連（如：網(wǎng)卡與集線器），交叉線用于同種類型設備間互連（如：網(wǎng)卡與網(wǎng)卡） 73 12361236568B 568B 直通 (平行 )雙絞線 白橙 橙色 白綠 綠色 白橙 橙色 白綠 綠色 12361236568B 568A 交叉雙絞線 白橙 橙色 白綠 綠色 白橙 橙色 白綠 綠色 74 基本的 10Base2網(wǎng)絡 (總線型拓撲 ) 基本的 10BaseT網(wǎng)絡 (星型 ) 100M 較復雜的 10BaseT網(wǎng)絡 (星型總線 ) 75 光纖以太網(wǎng) 多模 輸入電信號 輸出電信號 單模 波長 : 1300,1550 nm h1 h2 波長 : 850,1300 nm h2 h1 芯 /封套特性 光纖的直徑減小到一個光波波長 纖芯直徑： 5~10微米 纖芯直徑： 50~100微米 76 單芯光纖與多芯光纖 玻璃封套 塑料外套 玻璃內芯 單芯光纜 多芯光纜 玻璃內芯 塑料外套 玻璃封套 外殼 77 光纖以太網(wǎng) ? 使用光纖介質； ? 兩根 ，收發(fā)各一根 ? 星形拓撲結構； ? 通常用于遠距離網(wǎng)絡連接； ? 主要類型： ?10BaseFL ? 鏈路間最大距離 2 km ? 任意兩節(jié)點間的中繼器數(shù) ≤6個 ? 光纖與其他介質可使用介質轉換器進行轉換 ?介質轉換器是可連接不同介質的中繼器 78 以太網(wǎng)常用的 4種電纜比較 名稱 電纜 最大段長度 每段結點數(shù) 優(yōu)點 10Base5 粗同軸 電纜 500m 100 早期的電纜，目前已經(jīng)廢棄 10Base2 細同軸 電纜 185m 30 不需要集線器 10BaseT 雙絞線 100m 1024 最便宜的系統(tǒng) 10BaseF 光纖 2022m 1024 最適合于在樓與樓之間使用 79 克服傳統(tǒng)以太網(wǎng)的問題 ?傳統(tǒng)以太網(wǎng)中的一些問題 ?傳統(tǒng)以太網(wǎng)使用共享介質，雖然總線帶寬為 10Mbps，但網(wǎng)絡節(jié)點增多時，網(wǎng)絡的負荷加重，沖突和重發(fā)增加，網(wǎng)絡效率下降、傳輸延時增加，造成總線帶寬為 30~40%； ?服務器端使用 16位網(wǎng)卡（速率 10MBPS），使得服務器的網(wǎng)絡輸入 /輸出成為整個網(wǎng)絡的瓶頸； ?解決方案 ?升級到高速網(wǎng)絡 ，如 100BASET(快速以太網(wǎng) )、 FDDI 、1000BASET(千兆位以太網(wǎng) )、 ATM； ?發(fā)揮現(xiàn)有網(wǎng)絡技術，采用 網(wǎng)絡分段 、優(yōu)化服務器、 增加路由器 ，提高子網(wǎng)的網(wǎng)絡性能； ?使用局域網(wǎng)交換機，將“ 共享介質局域網(wǎng) ”改為“ 交換式局域網(wǎng) ”； 80 快速以太網(wǎng)（ Fast Ether） ?100BASET快速以太網(wǎng)，是標準以太網(wǎng)的 100Mbps版本。 ?100BaseT4 ?支持 4對三類非屏蔽雙絞線 UTP，其中有 3對用于數(shù)據(jù)傳輸， 1對用于沖突檢測。 82 100BaseT ?快速以太網(wǎng)保留 、傳輸介質 、 MAC幀結構 、 CSMA/CD介質訪問控制方式等方面的所有規(guī)定 ， 只是將數(shù)據(jù)傳輸速率提高到 100Mb/s. ?保持最小幀長不變 ， 將最大電纜長度減小到 100m,幀間時隙從 ?采用了 FDDI的標準信號設計方案 ， 即 4B/5B編碼技術 ， 不使用曼徹斯特編碼 。在網(wǎng)絡節(jié)點較多時，以太網(wǎng)的帶寬使用效率只有 30%～ 40%。 交換式以太網(wǎng)工作原理 87 ? 直接交換方式 (CutThrough) ?不接收完整個轉發(fā)的幀，只收到幀中最前面的源地址和目的地址即可；根據(jù)目的地址找到相應的交換機端口，并將該幀發(fā)送到該端口； ?特點 ? 優(yōu)點：速度快、延時?。? ? 缺點：在轉發(fā)幀時不進行錯誤校驗，可靠性相對低；另外，不能對不同速率的端口轉發(fā)， 100到 10Mbps時就需要緩沖幀。 8 0 2 . 3 M A C C S M A