【文章內(nèi)容簡介】 國 13832877061 計算機網(wǎng)絡(luò) 教師：王建國 使用廣播信道的數(shù)據(jù)鏈路層 以太網(wǎng)的廣播方式發(fā)送 ? 總線上的每一個工作的計算機都能檢測到 B 發(fā)送的數(shù)據(jù)信號。 ? 由于只有計算機 D 的地址與數(shù)據(jù)幀首部寫入的地址一致，因此只有 D 才接收這個數(shù)據(jù)幀。 ? 其他所有的計算機（ A, C 和 E）都檢測到不是發(fā)送給它們的數(shù)據(jù)幀，因此就丟棄這個數(shù)據(jù)幀而不能夠收下來。 ? 具有廣播特性的總線上實現(xiàn)了一對一的通信。 13832877061 計算機網(wǎng)絡(luò) 教師：王建國 使用廣播信道的數(shù)據(jù)鏈路層 為了通信的簡便以太網(wǎng)采取了兩種重要的措施 ? 采用較為靈活的無連接的工作方式，即不必先建立連接就可以直接發(fā)送數(shù)據(jù)。 ? 以太網(wǎng)發(fā)送的數(shù)據(jù)都使用 曼徹斯特 (Manchester)編碼 1）以太網(wǎng)提供的服務(wù)是不可靠的交付，即 盡最大努力 的交付。 2）當目的站收到有差錯的數(shù)據(jù)幀時就丟棄此幀，其他什么也不做。 差錯的糾正 由高層來決定。 3）如果高層發(fā)現(xiàn)丟失了一些數(shù)據(jù)而進行重傳，但以太網(wǎng)并不知道這是一個重傳的幀，而是當作一個新的數(shù)據(jù)幀來發(fā)送。 以太網(wǎng)提供的服務(wù) 13832877061 計算機網(wǎng)絡(luò) 教師：王建國 使用廣播信道的數(shù)據(jù)鏈路層 CSMA/CD協(xié)議 ? CSMA/CD 表示 Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection，載波監(jiān)聽多點接入 /碰撞檢測 。 ? “ 多點接入 ”表示許多計算機以多點接入的方式連接在一根總線上。 ? “ 載波監(jiān)聽 ”是指每一個站在發(fā)送數(shù)據(jù)之前先要檢測一下總線上是否有其他計算機在發(fā)送數(shù)據(jù)，如果有，則暫時不要發(fā)送數(shù)據(jù)，以免發(fā)生碰撞。 ? 總線上并沒有什么“載波”。因此， “載波監(jiān)聽”就是用電子技術(shù)檢測總線上有沒有其他計算機發(fā)送的數(shù)據(jù)信號。 13832877061 計算機網(wǎng)絡(luò) 教師：王建國 使用廣播信道的數(shù)據(jù)鏈路層 碰撞檢測 ? “碰撞檢測” 是計算機邊發(fā)送數(shù)據(jù)邊檢測信道上的信號電壓大小。 ? 當幾個站同時在總線上發(fā)送數(shù)據(jù)時，總線上的信號電壓擺動值將會增大（互相疊加）。 ? 當一個站檢測到的信號電壓擺動值超過一定的門限值時，就認為總線上至少有兩個站同時在發(fā)送數(shù)據(jù)，表明產(chǎn)生了碰撞。 ? 所謂“碰撞”是發(fā)生了沖突。因此“碰撞檢測”也稱為“沖突檢測”。 檢測到碰撞后 ? 在發(fā)生碰撞時，總線上傳輸?shù)男盘柈a(chǎn)生了嚴重的失真，無法從中恢復(fù)出有用的信息來。 ? 每一個正在發(fā)送數(shù)據(jù)的站，一旦發(fā)現(xiàn)總線上出現(xiàn)了碰撞，就要立即停止發(fā)送，免得繼續(xù)浪費網(wǎng)絡(luò)資源，然后等待一段隨機時間后再次發(fā)送。 13832877061 計算機網(wǎng)絡(luò) 教師：王建國 使用廣播信道的數(shù)據(jù)鏈路層 當某個站監(jiān)聽到總線是空閑時，也可能總線并非真正是空閑的。 ? A 向 B 發(fā)出的信息，要經(jīng)過一定的時間后才能傳送到 B。 ? B 若在 A 發(fā)送的信息到達 B 之前發(fā)送自己的幀 (因為這時 B 的載波監(jiān)聽檢測不到 A 所發(fā)送的信息 )，則必然要在某個時間和 A 發(fā)送的幀發(fā)生碰撞。 ? 碰撞的結(jié)果是兩個幀都變得無用。 1 km A B t 碰撞 t = 2? ? ? A 檢測到發(fā)生碰撞 t = ? ? ? B 發(fā)送數(shù)據(jù) B 檢測到發(fā)生碰撞 t = ? t = 0 單程端到端 傳播時延記為 ? 傳播時延對載波監(jiān)聽的影響 13832877061 計算機網(wǎng)絡(luò) 教師：王建國 1 km A B t 碰撞 t = ? ? ? B 檢測到信道空閑 發(fā)送數(shù)據(jù) t = ? ? ? / 2 發(fā)生碰撞 t = 2? ? ? A 檢測到發(fā)生碰撞 t = ? ? ? B 發(fā)送數(shù)據(jù) B 檢測到發(fā)生碰撞 t = ? A B A B A B t = 0 A 檢測到 信道空閑 發(fā)送數(shù)據(jù) A B t = 0 t = ? B 檢測到發(fā)生碰撞 停止發(fā)送 STOP t = 2? ? ? A 檢測到 發(fā)生碰撞 STOP A B 單程端到端 傳播時延記為 ? 13832877061 計算機網(wǎng)絡(luò) 教師：王建國 使用廣播信道的數(shù)據(jù)鏈路層 重要特性 ? 使用 CSMA/CD 協(xié)議的以太網(wǎng)不能進行全雙工通信而只能進行雙向交替通信（ 半雙工通信 ）。 ? 每個站在發(fā)送數(shù)據(jù)之后的一小段時間內(nèi)，存在著遭遇碰撞的可能性。 ? 這種發(fā)送的不確定性使整個以太網(wǎng)的平均通信量遠小于以太網(wǎng)的最高數(shù)據(jù)率。 13832877061 計算機網(wǎng)絡(luò) 教師：王建國 使用廣播信道的數(shù)據(jù)鏈路層 什么是爭用期？ ? 最先發(fā)送數(shù)據(jù)幀的站，在發(fā)送數(shù)據(jù)幀后至多經(jīng)過時間 2? （兩倍的端到端往返時延） 就可知道發(fā)送的數(shù)據(jù)幀是否遭受了碰撞。 ? 經(jīng)過爭用期這段時間還沒有檢測到碰撞，才能肯定這次發(fā)送不會發(fā)生碰撞。 以太網(wǎng)的端到端往返時延 2? 稱為 爭用期 ，或 碰撞窗口 。 爭用期的長度 ? 以太網(wǎng)取 ?s 為爭用期的長度。 ? 對于 10 Mb/s 以太網(wǎng)，在爭用期內(nèi)可發(fā)送 512 bit，即 64 字節(jié)。 ? 以太網(wǎng)在發(fā)送數(shù)據(jù)時，若前 64 字節(jié)沒有發(fā)生沖突，則后續(xù)的數(shù)據(jù)就不會發(fā)生沖突。 以太網(wǎng)規(guī)定了最短有效幀長為 64 字節(jié)，凡長度小于 64 字節(jié)的幀都是由于沖突而異常中止的無效幀。 13832877061 計算機網(wǎng)絡(luò) 教師：王建國 使用廣播信道的數(shù)據(jù)鏈路層 二進制指數(shù)類型退避算法 ? 發(fā)生碰撞的站在停止發(fā)送數(shù)據(jù)后，要推遲（退避）一個隨機時間才能再發(fā)送數(shù)據(jù)。 – 確定基本退避時間，一般是取為爭用期 2?。 – 定義重傳次數(shù) k ， k ? 10，即 k = Min[重傳次數(shù) , 10] – 從整數(shù)集合 [0,1,…, (2 k ?1)]中隨機地取出一個數(shù)，記為 r。重傳所需的時延就是 r 倍的基本退避時間。 – 當重傳達 16 次仍不能成功時即丟棄該幀，并向高層報告。 13832877061 計算機網(wǎng)絡(luò) 教師：王建國 使用廣播信道的數(shù)據(jù)鏈路層 強化碰撞 ? 當發(fā)送數(shù)據(jù)的站一旦發(fā)現(xiàn)發(fā)生了碰撞時： – 立即停止發(fā)送數(shù)據(jù)； – 再繼續(xù)發(fā)送若干比特的 人為干擾信號 (jamming signal)，以便讓所有用戶都知道現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)生了碰撞。 ? TJ A B TB t ? B 發(fā)送數(shù)據(jù) A 檢測 到?jīng)_突 開始沖突 信 道 占 用 時 間 A 發(fā)送數(shù)據(jù) B 也能夠檢測到?jīng)_突，并立即停止發(fā)送數(shù)據(jù)幀，接著就發(fā)送干擾信號。這里為了簡單起見，只畫出 A 發(fā)送干擾信號的情況。 13832877061 計算機網(wǎng)絡(luò) 教師：王建國 13832877061 計算機網(wǎng)絡(luò) 教師：王建國 使用廣播信道的數(shù)據(jù)鏈路層 CSMA/CD是 16字口訣 : ? 先聽后發(fā) , 邊聽邊發(fā) , 沖突停止 , 延遲再發(fā)。 13832877061 計算機網(wǎng)絡(luò) 教師：王建國 使用廣播信道的以太網(wǎng) 使用集線器的星形拓撲 集線器 兩對雙絞線 站點 RJ45 插頭 無屏蔽雙絞線。每個站需要用兩對雙絞線，分別用于發(fā)送和接收。集線器使用了大規(guī)模集成電路芯片，因此這樣的硬件設(shè)備的可靠性已大大提高了。 13832877061 計算機網(wǎng)絡(luò) 教師：王建國 使用廣播信道的以太網(wǎng) 集線器的一些特點： ? 集線器是使用電子器件來模擬實際電纜線的工作，因此整個系統(tǒng)仍然像一個傳統(tǒng)的以太網(wǎng)那樣運行。 ? 使用集線器的以太網(wǎng)在 邏輯上 仍是一個總線網(wǎng)，各工作站使用的還是 CSMA/CD 協(xié)議，并共享邏輯上的總線。 ? 集線器很像一個多接口的轉(zhuǎn)發(fā)器，工作在物理層。 13832877061 計算機網(wǎng)絡(luò) 教師：王建國 使用廣播信道的以太網(wǎng) 集線器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖 集 線 器 網(wǎng)卡 工作站 網(wǎng)卡 工作站 網(wǎng)卡 工作站 雙絞線 13832877061 計算機網(wǎng)絡(luò) 教師：王建國 使用廣播信道的以太網(wǎng) 以太網(wǎng)在局域網(wǎng)中的統(tǒng)治地位 ? 主要使用雙絞線。 ? 10BASET 雙絞線以太網(wǎng)的出現(xiàn)，是局域網(wǎng)發(fā)展史上的一個非常重要的里程碑，它為以太網(wǎng)在局域網(wǎng)中的統(tǒng)治地位奠定了牢固的基礎(chǔ)。 ? 10是數(shù)據(jù)率； BASE基帶傳輸； T代表雙絞線。 13832877061 計算機網(wǎng)絡(luò) 教師：王建國 使用廣播信道的以太網(wǎng) 以太網(wǎng)的 MAC層 ■ MAC層的硬件地址 ? 在局域網(wǎng)中， 硬件地址 又稱為 物理地址 ，或 MAC 地址 。 ? 802 標準所說的 “ 地址 ” 嚴格地講應(yīng)當是每一個站的 “ 名字 ” 或 標識符 。 13832877061 計算機網(wǎng)絡(luò) 教師：王建國 使用廣播信道的以太網(wǎng) 48 位的 MAC 地址 ? IEEE 的 注冊管理機構(gòu) RA 負責(zé)向廠家分配地址字段的前三個字節(jié) (即高位 24 位 )。 ? 地址字段中的后三個字節(jié) (即低位 24 位 )由廠家自行指派，稱為 擴展標識符 ，必須保證生產(chǎn)出的適配器沒有重復(fù)地址。 ? 一個地址塊可以生成 224個不同的地址。這種 48 位地址稱為 MAC48，它的通用名稱是EUI48。 ? “ MAC地址”實際上就是適配器地址或適配器標識符 EUI48。 13832877061 計算機網(wǎng)絡(luò) 教師：王建國 使用廣播信道的以太網(wǎng) 適配器檢查 MAC 地址 ? 適配器從網(wǎng)絡(luò)上每收到一個 MAC 幀就首先用硬件檢查 MAC 幀中的 MAC 地址。 – 如果是發(fā)往本站的幀則收下，然后再進行其他的處理。 – 否則就將此幀丟棄，不再進行其他的處理。 ? “發(fā)往本站的幀”包括以下三種幀： – 單播 (unicast)幀（一對一） – 廣播 (broadcast)幀（一對全體） – 多播 (multicast)幀（一對多） 13832877061 計算機網(wǎng)絡(luò) 教師：王建國 使用廣播信道的以太網(wǎng) 以太網(wǎng)的 MAC層 ■ MAC的幀格式 ? 常用的以太網(wǎng) MAC幀格式有兩種標準 ：