【正文】 子正是時延帶寬積，或以比特為單位的信道長度，而分母是以比特為單位的幀長。 取 A = Amax = e?1 ? 時， (44)式可 簡化為： 若 a→0 ，則信道利用率的最大值可達(dá)到 100%。 將 (44)式對 p 求極大值，得出當(dāng) p = 1/N 時可使 A等于其極大值 Amax： 當(dāng) N→∞ 時， Amax = 1/e ? 。因此， P[爭用期為 j 個 ] = P[發(fā)送 j 次失敗但下一次成功 ] = (1 – A)jA (42) 爭用期的平均個數(shù)等于幀重發(fā)的次數(shù) NR： N j A A A AR jj? ? ? ????( ) ( ) /1 10(43) 以太網(wǎng)的信道利用率（續(xù)） 求出以太網(wǎng)的信道利用率（它又稱為歸一化吞吐量）為： 這里 參數(shù) a 是總線的單程傳播時延與幀的發(fā)送時延之比。 以太網(wǎng)的信道利用率 ? 一個幀從開始發(fā)送，經(jīng)碰撞后再重傳數(shù)次，到發(fā)送成功且信道轉(zhuǎn)為空閑 (即再經(jīng)過時間 ? 使得信道上無信號在傳播 )時為止，共需平均時間為 Tav。檢測到碰撞后不發(fā)送干擾信號。 具有三個端口的集線器 集 線 器 網(wǎng)卡 工作站 網(wǎng)卡 工作站 網(wǎng)卡 工作站 雙絞線 以太網(wǎng)的信道利用率 我們假定： ? 總線上共有 N 個站，每個站發(fā)送幀的概率都是 p。 ? 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。 ? 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)。 以太網(wǎng)在局域網(wǎng)中的統(tǒng)治地位 ? 10BASET 的通信距離稍短，每個站到集線器的距離不超過 100 m。 ? 在星形網(wǎng)的中心則增加了一種可靠性非常高的設(shè)備，叫做 集線器 (hub)。 星形網(wǎng) 10BASET ? 不用電纜而使用無屏蔽雙絞線。 ? 鏈路管理 主要是 CSMA/CD 協(xié)議的實現(xiàn)。 網(wǎng)卡的功能 ? 數(shù)據(jù)的封裝與解封 發(fā)送時將上一層交下來的數(shù)據(jù)加上首部和尾部，成為以太網(wǎng)的幀。 ? 將媒體連接單元 MAU 和媒體相關(guān)接口 MDI都安裝在網(wǎng)卡上，取消了外部的 AUI電纜。 傳統(tǒng)以太網(wǎng)的連接方法 ? 傳統(tǒng)以太網(wǎng)可使用的傳輸媒體有四種： ? 銅纜（粗纜或細(xì)纜） ? 銅線（雙絞線） ? 光纜 ? 這樣，以太網(wǎng)就有四種不同的物理層。 ? TJ 人為干擾信號 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。 ? 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 。 最短有效幀長 ? 如果發(fā)生沖突，就一定是在發(fā)送的前 64 字節(jié)之內(nèi)。 ? 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。 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)的端到端往返時延 2? 稱為 爭用期 ，或 碰撞窗口 。 ? 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。 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 ? 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 ? 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）。 ? B 若在 A 發(fā)送的信息到達(dá) 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。 電磁波在總線上的 有限傳播速率的影響 ? 當(dāng)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。 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(yán)重的失真，無法從中恢復(fù)出有用的信息來。 ? 所謂“碰撞”就是發(fā)生了沖突。 ? 當(dāng)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）。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(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)信號。 ? “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(jī)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。 載波監(jiān)聽多點(diǎn)接入 /碰撞檢測CSMA/CD ? CSMA/CD 表示 Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection。差錯的糾正由高層來決定。 以太網(wǎng)提供的服務(wù) ? 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。 ? 以太網(wǎng)對發(fā)送的數(shù)據(jù)幀不進(jìn)行編號，也不要求對方發(fā)回確認(rèn)。 ? 具有廣播特性的總線上實現(xiàn)了一對一的通信。 ? 由于只有計算機(jī) 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。當(dāng)初認(rèn)為這樣的連接方法既簡單又可靠，因為總線上沒有有源器件。 ? 實現(xiàn)以太網(wǎng)協(xié)議。 ? 對數(shù)據(jù)進(jìn)行緩存。 2. 網(wǎng)卡的作用 ? 網(wǎng)絡(luò)接口板又稱為 通信適配器 (adapter)或 網(wǎng)絡(luò)接口卡 NIC (Network Interface Card)，或“ 網(wǎng)卡 ”。 ? 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 局域網(wǎng)對 LLC 子層 是透明的 局 域 網(wǎng) 網(wǎng)絡(luò)層 物理層 站點(diǎn) 1 網(wǎng)絡(luò)層 物理層 邏輯鏈路控制 LLC LLC 媒體接入控制 MAC MAC 數(shù)據(jù) 鏈路層 站點(diǎn) 2 LLC 子層看不見 下面的局域網(wǎng) 以后一般不考慮 LLC 子層 ? 由于 TCP/IP 體系經(jīng)常使用的局域網(wǎng)是 DIX Ether V2 而不是 標(biāo)準(zhǔn)中的幾種局域網(wǎng)，因此現(xiàn)在 802 委員會制定的邏輯鏈路控制子層 LLC（即 標(biāo)準(zhǔn)）的作用已經(jīng)不大了。 ? 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)”。 傳統(tǒng)以太網(wǎng) 以太網(wǎng)的工作原理 ? 1. 兩個標(biāo)準(zhǔn) ? DIX Ether V2 是世界上第一個局域網(wǎng)產(chǎn)品（以太網(wǎng)）的規(guī)約。 ? 提高了系統(tǒng)的可靠性、可用性和殘存性。從一個站點(diǎn)可訪問全網(wǎng)。仁 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)局域網(wǎng) 局域網(wǎng) 第 4 章 局域網(wǎng) 局域網(wǎng)概述 * 傳統(tǒng)以太網(wǎng) 以太網(wǎng)的工作原理 傳統(tǒng)以太網(wǎng)的連接方法 以太網(wǎng)的信道利用率 * 以太網(wǎng)的 MAC 層 MAC 層的硬件地址 兩種不同的 MAC 幀格式 第 4 章 局域網(wǎng)（續(xù)） * 擴(kuò)展的局域網(wǎng) 在物理層擴(kuò)展局域網(wǎng) 在數(shù)據(jù)鏈路層擴(kuò)展局域網(wǎng) 虛擬局域網(wǎng) 虛擬局域網(wǎng)的概念 虛擬局域網(wǎng)使用的以太網(wǎng)幀格式 第 4 章 局域網(wǎng)（續(xù)） * 高速以太網(wǎng) 100BASET 以太網(wǎng) 吉比特以太網(wǎng) 10 吉比特以太網(wǎng) 其他種類的高速局域網(wǎng) 100VGAnyLAN 局域網(wǎng) 光纖分布式數(shù)據(jù)接口 FDDI 高性能并行接口 HIPPI 光纖通道 無線局域網(wǎng) * 無線局域網(wǎng)的組成 標(biāo)準(zhǔn)中的物理層 標(biāo)準(zhǔn)中的 MAC 層 局域網(wǎng)概述 ? 局域網(wǎng)最主要的特點(diǎn)是：網(wǎng)絡(luò)為一個單位所擁有，且地理范圍和站點(diǎn)數(shù)目均有限。 ? 局域網(wǎng)具有如下的一些主要優(yōu)點(diǎn)： ? 能方便地共享昂貴的外部設(shè)備、主機(jī)以及軟件、數(shù)據(jù)。 ? 便于系統(tǒng)的擴(kuò)展和逐漸地演變，各設(shè)備的位置可靈活調(diào)整和改變。 局域網(wǎng)的拓?fù)? 匹配電阻 集線器 干線耦合器 總線網(wǎng) 星形網(wǎng) 樹形網(wǎng) 環(huán)形網(wǎng) 媒體共享技術(shù) 中尊視界 ? 靜態(tài)劃分信道 ? 頻分復(fù)用 ? 時分復(fù)用 ? 波分復(fù)用 ? 碼分復(fù)用 ? 動態(tài)媒體接入控制（多點(diǎn)接入） ? 隨機(jī)接入 ? 受控接入 ，如多點(diǎn)線路探詢 (polling)，或輪詢。 ? IEEE 的 標(biāo)準(zhǔn)。 ? 嚴(yán)格說來，“以太網(wǎng)”應(yīng)當(dāng)是指符合 DIX Ether V2 標(biāo)準(zhǔn)的局域網(wǎng) 數(shù)據(jù)鏈路層的兩個子層 ? 為了使數(shù)據(jù)鏈路層能更好地適應(yīng)多種局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)， 802 委員會就將局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)鏈路層拆成兩個子層： ? 邏輯鏈路控制 LLC (Logical Link Control)子層 ? 媒體接入控制 MAC (Medium Access Control)子層。 ? 很多廠商生產(chǎn)的網(wǎng)卡上就僅裝有 MAC 協(xié)議而沒有 LLC 協(xié)議。 ? 網(wǎng)卡的重要功能： ? 進(jìn)行串行 /并行轉(zhuǎn)換。 ? 在計算機(jī)的操作系統(tǒng)安裝設(shè)備驅(qū)動程序。 計算機(jī)通過網(wǎng)卡 和局域網(wǎng)進(jìn)行通信 CPU 高 速 緩 存 存儲器 I/O 總線 計算機(jī) 至局域網(wǎng) 網(wǎng)絡(luò)接口卡 （網(wǎng)卡） 串行通信 并行通信 ? 最初的以太網(wǎng)是將許多計算機(jī)都連接到一根總線上。 3. 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) 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。 ? 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。 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)。 ? 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。 ? 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。 ? 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。 ? “多點(diǎn)接入”表示許多計算機(jī)以多點(diǎn)接入的方式連接在一根總線上。 ? 總線上并沒有什么“載波”。 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。 ? 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。因此“碰撞檢測”也稱為“沖突檢測”。 ? 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(fèi)網(wǎng)絡(luò)資源，然后等待一段隨機(jī)時間后