【正文】 所有實施均使用曼徹斯特編碼。 課件制作人：謝希仁 Figure Logical ring and physical topology in tokenpassing access method 課件制作人：謝希仁 使用廣播信道的以太網(wǎng) 使用集線器的星形拓?fù)? ? 傳統(tǒng)以太網(wǎng)最初是使用粗同軸電纜，后來演進(jìn)到使用比較便宜的細(xì)同軸電纜，最后發(fā)展為使用更便宜和更靈活的雙絞線。 課件制作人：謝希仁 Figure Select and poll functions in polling access method Select 功能 :主站要發(fā)數(shù)據(jù) poll功能 : 主站要接收數(shù)據(jù) 課件制作人：謝希仁 ? Token Passing 各站點組織成邏輯環(huán)形。 主站控制鏈路，主站決定哪個次站接入到鏈路。第二個 interval，站 1有預(yù)訂。時間被分成間隔（ intervals） 如果系統(tǒng)有 N個站，則每幀中有 N個時隙，每個時隙給 1個站點。 ? 4. 在終止發(fā)送后，適配器執(zhí)行指數(shù)退避算法，等待 r倍 512比特時間后，返回到步驟 2。若檢測到信道忙，則繼續(xù)檢測并等待信道轉(zhuǎn)為空閑，然后發(fā)送； ? 3. 在發(fā)送過程中繼續(xù)檢測信道，若一直未檢測到碰撞，則發(fā)送成功。這里為了簡單起見，只畫出 A 發(fā)送干擾信號的情況。 課件制作人：謝希仁 強(qiáng)化碰撞 ? 當(dāng)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。 ? 由于一檢測到?jīng)_突就立即中止發(fā)送，這時已經(jīng)發(fā)送出去的數(shù)據(jù)一定小于 64 字節(jié)。 ? 因此幀發(fā)送時間 Tfr必須至少是最大傳播時間 Tp 的 2倍。 課件制作人：謝希仁 最短有效幀長 ? 發(fā)送站在發(fā)送幀的最后一位之前，如果有沖突的話，發(fā)送站必須檢測到?jīng)_突，并放棄此次發(fā)送。 ? 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)。 ? 當(dāng)重傳達(dá) 16 次仍不能成功時即丟棄該幀，并向高層報告。 ? 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(jī)地取出一個數(shù)，記為 r。 課件制作人：謝希仁 二進(jìn)制指數(shù)類型退避算法 (truncated binary exponential type) ? 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(jī)時間才能再發(fā)送數(shù)據(jù)。 ? 以太網(wǎng)把爭用期定為 ，對于 10Mb/s以太網(wǎng)，在爭用期內(nèi)可發(fā)送 512 bit，即 64字節(jié)。 ? If someone else begins talking at the same time, stop talking. 課件制作人：謝希仁 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。 4. 在發(fā)送干擾信號后，等待隨機(jī)時間，再嘗試發(fā)送（重復(fù)從 1開始的步驟）。 2. 如果媒體媒體忙，繼續(xù)監(jiān)聽，直到信道空閑，然后馬上發(fā)送。 ? 這種 發(fā)送的不確定性 使整個以太網(wǎng)的平均通信量遠(yuǎn)小于以太網(wǎng)的最高數(shù)據(jù)率。 課件制作人：謝希仁 Figure Flow diagram for three persistence methods 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 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 ? 課件制作人：謝希仁 Figure Collision of the first bit in CSMA/CD 課件制作人：謝希仁 Figure Collision and abortion in CSMA/CD 課件制作人：謝希仁 Figure Energy level during transmission, idleness, or collision 課件制作人：謝希仁 重要特性 ? 使用 CSMA/CD 協(xié)議的以太網(wǎng)不能進(jìn)行全雙工通信而只能進(jìn)行雙向交替通信（半雙工通信）。 課件制作人：謝希仁 pPersistent ? 如果信道有 time slots，其 time slot大于或等于最大傳播時間。因為兩個站點不可能等待相同的時間，同時嘗試再發(fā)送。如果線路忙，就等待隨機(jī)時間后，再次偵測線路。 課件制作人：謝希仁 Nonpersistent ? 要發(fā)送幀的站點偵測線路。 ? 此方法沖突概率高。 ? 灰色的區(qū)域表示 vulnerable area的時空圖。 課件制作人：謝希仁 ? 對上圖 ? 最左邊的站 A在 t1時刻發(fā)送一幀，該幀到達(dá)最右邊的 D，時間為 t1+Tp。 ? 碰撞的結(jié)果是兩個幀都變得無用。 ? 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。 ? 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(jī)時間后再次發(fā)送。因此“碰撞檢測”也稱為“沖突檢測”。 ? 當(dāng)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(rèn)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。 課件制作人：謝希仁 碰撞檢測 ? “碰撞檢測 ”就是計算機(jī)邊發(fā)送數(shù)據(jù)邊檢測信道上的信號電壓大小。 ? 總線上并沒有什么“載波”。 ? “ 多點接入 ”表示許多計算機(jī)以多點接入的方式連接在一根總線上。 ? 如果高層發(fā)現(xiàn)丟失了一些數(shù)據(jù)而進(jìn)行重傳，但以太網(wǎng)并不知道這是一個重傳的幀，而是當(dāng)作一個新的數(shù)據(jù)幀來發(fā)送。 ? 當(dāng)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。 ? 這樣做的理由是局域網(wǎng)信道的質(zhì)量很好，因信道質(zhì)量產(chǎn)生差錯的概率是很小的。 課件制作人：謝希仁 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)。 ? 其他所有的計算機(jī)（ 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。 CSMA/CD 協(xié)議 B向 D 發(fā)送數(shù)據(jù) C D A E 匹配電阻（用來吸收總線上傳播的信號） 匹配電阻 不接受 不接受 不接受 接受 B 只有 D 接受 B 發(fā)送的數(shù)據(jù) 課件制作人：謝希仁 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(jī)都能檢測到 B 發(fā)送的數(shù)據(jù)信號。 課件制作人：謝希仁 計算機(jī)通過適配器 和局域網(wǎng)進(jìn)行通信 硬件地址 至局域網(wǎng) 適配器 （網(wǎng)卡） 串行通信 CPU 和 存儲器 生成發(fā)送的數(shù)據(jù) 處理收到的數(shù)據(jù) 把幀發(fā)送到局域網(wǎng) 從局域網(wǎng)接收幀 計算機(jī) IP 地址 并行 通信 課件制作人：謝希仁 ? 最初的以太網(wǎng)是將許多計算機(jī)都連接到一根總線上。 ? 在計算機(jī)的操作系統(tǒng)安裝設(shè)備驅(qū)動程序。 ? 適配器的重要功能： ? 進(jìn)行串行 /并行轉(zhuǎn)換。 ? 很多廠商生產(chǎn)的適配器上就僅裝有 MAC 協(xié)議而沒有 LLC 協(xié)議。然而，大多數(shù)上層協(xié)議（如 IP）不使用 LLC服務(wù)。 ? 與接入到傳輸媒體有關(guān)的內(nèi)容都放在 MAC子層，而 LLC 子層則與傳輸媒體無關(guān)，不管采用何種協(xié)議的局域網(wǎng)對 LLC 子層來說都是透明的 。） ? DIX Ether V2 標(biāo)準(zhǔn)與 IEEE 的 標(biāo)準(zhǔn)只有很小的差別，因此可以將 局域網(wǎng)簡稱為“ 以太網(wǎng) ”。 ? IEEE 的 標(biāo)準(zhǔn)。典型的是分散控制的令牌環(huán)局域網(wǎng)和集中控制的多點線路 polling。 Contention，random access。包括以下： 隨機(jī)接入：所有用戶都可以隨機(jī)發(fā)送信息。 ? 動態(tài)媒體接入技術(shù)（多點接入）。 課件制作人：謝希仁 Figure Taxonomy of multipleaccess protocols discussed in this chapter 課件制作人：謝希仁 ? 靜態(tài)劃分信道。 只要用在頻分復(fù)用的寬帶局域網(wǎng)。 當(dāng) IBM引入局域網(wǎng)（ Token Ring）時，環(huán)形網(wǎng)流行；現(xiàn)在稍差。 優(yōu)點：容易安裝；容易配置；差錯隔離（ fault isolation)容易。信號一直在環(huán)里循環(huán)，如果一個設(shè)備在規(guī)定的時間內(nèi)收不到信號，就發(fā)出警告，提醒管理員處理問題。 課件制作人：謝希仁 3. Ring Topology 每個設(shè)備只與其左右相鄰設(shè)備相鄰。 優(yōu)點：容易安裝；同 star相比，節(jié)省線纜； 缺點：連接困難，增加新設(shè)備困難；線纜故障會導(dǎo)致所有傳輸停止。 一根電纜把所有設(shè)備連接。集線器不正常，則系統(tǒng)不能工作。 容易安裝、配置、擴(kuò)充，健壯性（一個鏈路有問題，不影響其他鏈路）。 100 Mb/s (快速以太網(wǎng)） 1 Gb/s （吉比特以太網(wǎng)） 10 Gb/s （ 10吉比特以太網(wǎng)） 局域網(wǎng)的傳輸媒體： 雙絞線（局域網(wǎng)中的主流傳輸媒體） 同軸電纜 光纖（主要用在環(huán)形網(wǎng)中，現(xiàn)在也用在點對點線路中） 按局域網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分類 匹配電阻 總線網(wǎng) 集線器 星形網(wǎng) 樹形網(wǎng) 干線耦合器 環(huán)形網(wǎng) 課件制作人：謝希仁 ? 網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) ? 1. Star Topology 集線器 星形網(wǎng) 每個設(shè)備由專門的點到點鏈路，連接到集線器。 ? 提高了系統(tǒng)的可靠性、可用性和生存性。局域網(wǎng)上的主機(jī)可共享連接在局域網(wǎng)上的各種硬件和軟件資源。 Flag Address Control 0x0021 Payload FCS Flag 用戶數(shù)據(jù) IP 分組 封裝在 PPP幀中的 IP數(shù)據(jù)報 Header Data from the Network Layer 課件制作人：謝希仁 使用廣播信道的數(shù)據(jù)鏈路層 局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)鏈路層 ? 局域網(wǎng)最主要的特點是：網(wǎng)絡(luò)為一個單位所擁有，且地理范圍和站點數(shù)目均有限。 例如：如果 PPP攜帶來自 IP網(wǎng)絡(luò)層的數(shù)據(jù)，則字段的值是0021。 課件制作人：謝希仁 ? 在由其中一個 NCP協(xié)議完成網(wǎng)絡(luò)層配置后，用戶就可以交換來自網(wǎng)絡(luò)層的數(shù)據(jù)分組。 課件制作人：謝希仁 ? IPCP分組的格式 Flag Address Control 0x8021 Payload FCS Flag Code ID Length IPCP 信息 1 1 2 可變長 IPCP 分組 封裝在 PPP幀中的 IPCP分組 課件制作人：謝希仁 Code IPCP Packet 0x01 Configurerequest 0x02 Configureack 0x03 Configurenak 0x04 Configurereject 0x05 Terminaterequest 0x06 Terminateack 0x07 Codereject ? IPCP定義 7種分組，見下表。 ? IPCP分組的格式見下頁。 Network Control Protocols 課件制作人：謝希仁 IPCP ? 其中的一個 NCP是 IPCP (Inter Protocol Control Protocol )。 Xerox CP 對 Xerox 協(xié)議數(shù)據(jù)分組起同樣作用。 ? PPP為每個網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議定義一個特定的 NCP。第四種分組拒絕接入系統(tǒng)。有四種 CHAP分組： challenge，response， success, failure. ? 第一種分組由系統(tǒng)發(fā)送 change value。 CHAP比PAP更安全。對用戶的口令及 challenge值使用同樣的函數(shù)，產(chǎn)生一個結(jié)果。用戶在響應(yīng)幀中