【正文】 每個(gè)幀都沖突 所以吞吐率應(yīng)為 0S1 ? 網(wǎng)絡(luò)負(fù)載 G：在幀時(shí) T內(nèi)總共發(fā)送的平均幀數(shù)（包含發(fā)送成功和未成功）。 當(dāng)輕負(fù)載（ S1≈0）時(shí)，幾乎無沖突，則 G ≈ S 當(dāng)重負(fù)載（ S?1）時(shí)，沖突頻繁，則 GS 以太網(wǎng) ? 純 ALOHA協(xié)議 ? 信道效率 ： ? 設(shè)在任一幀時(shí)內(nèi)生成 K幀（包括新幀和重發(fā)幀）的概率服從泊松分布， 則：生成 0幀的概率為 兩個(gè)幀時(shí)內(nèi)產(chǎn)生的平均幀數(shù)為 2G 即： ， 由于 S=GP0，所以 S=Ge2G !k GkGPeK??0 GPe??2( 2 )!k GkGPeK?? 20 GPe?? 以太網(wǎng) ? 純 ALOHA協(xié)議 ? 信道效率 ： ? 對于 S=Ge2G ，得 S’= e2G + Ge2G (2)，并令其為 0 e2G 2Ge2G =0，推得 2G=1 當(dāng) G=， S有最大值， S=1/(2e)， S≈ 在純 ALOHA中，其吞吐率最大為 以太網(wǎng) ? 時(shí)隙 ALOHA協(xié)議 ? 72年 Robert提出 ? 基本思想： 把信道時(shí)間劃分成離散的時(shí)間隙，隙長為一個(gè)幀所需的發(fā)送時(shí)間。其他過程與純 ALOHA協(xié)議相同。 ? 與純 ALOHA協(xié)議相比，降低了產(chǎn)生沖突的概率，信道利用率最高為 %。 ? 主要區(qū)別：增加載波監(jiān)聽（發(fā)送前監(jiān)聽）。 ? 主要類型： ? 非堅(jiān)持型 CSMA（ nonpersistent CSMA） ? 1堅(jiān)持型 CSMA（ 1persistent CSMA） ? p堅(jiān)持型 CSMA（ ppersistent CSMA） 以太網(wǎng) ? 1堅(jiān)持型 CSMA ? 原理：在監(jiān)聽到信道忙時(shí)，仍堅(jiān)持監(jiān)聽下去，一直到信道空閑為止（信道空閑則以概率 1發(fā)送數(shù)據(jù)） ? 優(yōu)點(diǎn)：減少了信道空閑時(shí)間 ? 缺點(diǎn)：增加了發(fā)生沖突的概率 以太網(wǎng) ? 1堅(jiān)持型 CSMA ? 嚴(yán)重缺陷：傳播延遲越大，發(fā)生沖突的可能性越大，協(xié)議性能越差。 ? 優(yōu)點(diǎn)：減少了沖突的概率； ? 缺點(diǎn)：增加了信道空閑時(shí)間，數(shù)據(jù)發(fā)送延遲增大； 以太網(wǎng) ? p堅(jiān)持型 CSMA（適用于分隙信道） ? 原理：若信道空閑， 以概率 p發(fā)送，以概率 (1－ p) 延遲下一個(gè)時(shí)隙發(fā)送； 若信道忙，等待下一個(gè)時(shí)隙 重新開始發(fā)送； 若沖突，等待一隨機(jī)時(shí)間 再發(fā)送。如果站點(diǎn)邊發(fā)送邊監(jiān)聽，并在監(jiān)聽到?jīng)_突之后立即停止發(fā)送，可以提高信道的利用率，因此產(chǎn)生了 CSMA/CD。 以太網(wǎng) ? CSMA/CD（沖突檢測） ? “沖突檢測”就是計(jì)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)幾個(gè)站同時(shí)在總線上發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，總線上的信號電壓幅值將會增大（互相疊加）。 ? 每一個(gè)正在發(fā)送數(shù)據(jù)的站，一旦發(fā)現(xiàn)總線上出現(xiàn)了沖突，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(shí)間后再次發(fā)送。 A向 B發(fā)信息，由于存在傳播時(shí)延， A發(fā)出的信息要經(jīng)過一段的時(shí)間才能傳送到 B。 1 km A B t 沖突 t = 2? ? ? A 檢測到發(fā)生沖突 t = ? ? ? B 發(fā)送數(shù)據(jù) B 檢測到發(fā)生沖突 t = ? t = 0 單程端到端 傳播時(shí)延記為 ? 以太網(wǎng) ? CSMA/CD（沖突檢測） ? 信號傳播延時(shí)對沖突檢測的影響： t = ? ? ? B 檢測到 信道空閑 發(fā)送數(shù)據(jù) t = ? ? ? / 2 發(fā)生碰撞 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 = ? 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 以太網(wǎng) ? CSMA/CD流程圖 媒體忙？ 發(fā)送幀 沖突？ 發(fā)送完？ 強(qiáng)化碰撞 N≥16? Yes No No Yes 發(fā)送成功 Yes 發(fā)送失敗 No 延遲隨機(jī)時(shí)間 No Yes 發(fā)送 碰撞次數(shù) N+1 以太網(wǎng) ? CSMA/CD特性 ? 使用 CSMA/CD 協(xié)議的以太網(wǎng)不能進(jìn)行全雙工通信，只能進(jìn)行雙向交替通信（半雙工通信）。 ? 發(fā)送的不確定性，整個(gè)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。 ? 以太網(wǎng)的端到端往返時(shí)延 2? 稱為爭用期，或碰撞窗口。 以太網(wǎng) ? CSMA/CD的爭用期長度與最短有效幀長度 ? 以太網(wǎng)取 ?s為爭用期的長度。 ? 以太網(wǎng)在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，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。 ? 由于一檢測到?jīng)_突就立即中止發(fā)送，這時(shí)已經(jīng)發(fā)送出去的數(shù)據(jù)一定小于 64 字節(jié)。 以太網(wǎng) ? CSMA/CD的爭用期長度與最短有效幀長度 ? 采用 CSMA/CD的局域網(wǎng)中，由于爭用期長度的限制，傳輸速率 R、網(wǎng)絡(luò)跨距 S、最短有效幀長度 Fmin三者之間必須滿足一定的關(guān)系： Fmin＝ kSR k:系數(shù) 可以看出： ? Fmin不變時(shí)，傳輸速率 R越高，網(wǎng)絡(luò)跨距 S就越小； ?傳輸率 R固定時(shí)，網(wǎng)絡(luò)跨距 S越大， Fmin就應(yīng)該越大； ?網(wǎng)絡(luò)跨距 S固定時(shí)，傳輸率 R越高， Fmin就應(yīng)該越大。 ?確定基本退避時(shí)間，一般是取為爭用期 2? ?定義重傳次數(shù) k， k ≤10 ?從整數(shù)集合 [0,1,…, (2 k1)]中隨機(jī)選取一個(gè)數(shù)，記為 r。求前 4次競爭都沖突的概率 ? ?第一次競爭沖突的概率為 1； ?第一次沖突后， A、 B都將在等待 0個(gè)或 1個(gè)時(shí)隙之間選擇，選擇的組合有 4種，其中 00和 11將再次沖突，所以第二次競爭時(shí)，沖突的概率為 ?第二次沖突后： A、 B都將在 0、 3之間選擇，選擇的組合有 16種，其中 00、 1 2 33將再次沖突，所以第三次競爭時(shí)，沖突的概率為 以太網(wǎng) ? CSMA/CD的二進(jìn)制指數(shù)退避算法 ? 在一個(gè)時(shí)隙的起始處，兩個(gè) CSMA/CD站點(diǎn)同時(shí)發(fā)送一個(gè)幀。 ??端到端傳播時(shí)延 =電纜長度 /信號傳播速率 =L/C ? T0幀的發(fā)送時(shí)間 =幀長 /帶寬 = F(bit)/B(b/s) 發(fā) 送 成 功 爭用期 爭用期 爭用期 τ 2 τ 2 τ 2 T0 τ t 占用期 發(fā)生碰撞 發(fā)送一幀所需的平均時(shí)間 … 以太網(wǎng) ? 以太網(wǎng)信道效率 ? 平均競爭時(shí)隙數(shù)為 e，因此平均競爭時(shí)間為 2?e ? 要提高信道效率，幀長 F不能太短，電纜長度 L不能太長，帶寬不能太大 CFB L eCeLBFBFeTT211/2//200?????????平均競爭時(shí)間每幀發(fā)送時(shí)間每幀發(fā)送時(shí)間信道效率 以太網(wǎng) ? 以太網(wǎng)連接方式： ? 以太網(wǎng)可使用的傳輸媒體有四種： ?粗纜 ?細(xì)纜 ?雙絞線 ?光纜 ? 相應(yīng)地，以太網(wǎng)有四種不同的物理層： 10BASE5 粗纜 10BASE2 細(xì)纜 10BASET 雙絞線 10BASEF 光纜 以太網(wǎng)媒體接入控制 MAC 以太網(wǎng) ? 粗纜以太網(wǎng)（ 10BASE5） ? 粗同軸電纜，可靠性好，抗干擾能力強(qiáng) ? 收發(fā)器：發(fā)送 /接收，沖突檢測，電氣隔離 ? 總線型拓?fù)? 粗纜 收發(fā)器 AUI 電纜 NIC Vampire tap 最大段長度 500m 每段最多站點(diǎn)數(shù) 100 ≥ 網(wǎng)絡(luò)最大跨度 網(wǎng)絡(luò)最多 5個(gè)段 終端匹配器 以太網(wǎng) ? 細(xì)纜以太網(wǎng)（ 10Base2） ? 細(xì)同軸電纜，可靠性稍差 ? 無外臵收發(fā)器 ? 輕便、靈活、成本較低 ? 總線型拓?fù)? 細(xì)纜 BNC接頭 NIC 每段最大長度 185m 每段最多站點(diǎn)數(shù) 30 ≥ m 網(wǎng)絡(luò)最大跨度 925 m 網(wǎng)絡(luò)最多 5個(gè)段 終端匹配器 以太網(wǎng) ? 雙絞線以太網(wǎng)（ 10BaseT） ? 雙絞線（ UTP），兩頭壓接 RJ45連接器； ? 所有站點(diǎn)都與 HUB （集線器）相連接； ? HUB的作用：信號放大與整形 ? 星形拓?fù)?，但邏輯拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)仍然是總線。 色標(biāo) Pin Signal 白橙 1 TD+ 橙 2 TD 白綠 3 RD+ 藍(lán) 4 不用 白藍(lán) 5 不用 綠 6 RD 白棕 7 不用 棕 8 不用 1 2 3 4 5 6 7 8 以太網(wǎng) ? 雙絞線以太網(wǎng)（ 10BaseT） ? 兩個(gè) HUB或微機(jī)連接時(shí)，要使用交叉連接方法。 ? 802標(biāo)準(zhǔn)所說的“地址”嚴(yán)格地講應(yīng)當(dāng)是每一個(gè)站的“名字”或標(biāo)識符。 第 1 最高位 最先發(fā)送 最低位 最高位 最低位 最后發(fā)送 00110101 01111011 00010010 00000000 00000000 00000001 最低位 最先發(fā)送 最高位 最低位 最高位 最后發(fā)送 機(jī)構(gòu)惟一標(biāo)志符 OUI 擴(kuò)展標(biāo)志符 高位在前 低位在前 十六進(jìn)制表示的 EUI48 地址： ACDE48000080 二進(jìn)制表示的 EUI48 地址： 第 1 字節(jié) 第 6 字節(jié) I/G 比特 I/G 比特 字節(jié)順序 第 2 第 3 第 4 第 5 第 6 第 1 字節(jié)順序 第 2 第 3 第 4 第 5 第 6 10101100 11011110 01001000 00000000 00000000 10000000 以太網(wǎng)的 MAC層 ? 網(wǎng)卡上的硬件地址 ? 路由器由于同時(shí)連接到兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)上，因此它有兩塊網(wǎng)卡和兩個(gè)硬件地址。 ? 否則就將此幀丟棄，不再進(jìn)行其他的處理。 MAC 幀 字節(jié) 6 6 2 4 IP 層 物理層 目的地址 源地址 長度 /類型 FCS MAC 層 10101010101010 10101010101010101011 前同步碼 幀開始 定界符 7 字節(jié) 1 字節(jié) … 8 字節(jié) 插入 數(shù) 據(jù) MAC 子層 IP 層 LLC 子層 LLC 幀 當(dāng)長度 /類型字段 表示長度時(shí) MAC 幀 以太網(wǎng) V2 MAC 幀 這種 + 幀已經(jīng)較少使用 目的地址 源地址 類型 數(shù) 據(jù) FCS 6 6 2 4 字節(jié) 46 ~ 1500 43 ~ 1497 1 1 1 DSAP SSAP 1 1 1 控制 數(shù) 據(jù) 字節(jié) DSAP SSAP控制 IP 數(shù)據(jù)報(bào) IP 數(shù)據(jù)報(bào) 以太網(wǎng)的 MAC層 ? 以太網(wǎng) V2 的 MAC 幀格式 MAC 幀 物理層 MAC 層 IP 層 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(bào) 目的地址字段 6 字節(jié) 以太網(wǎng)的 MAC層 ? 以太網(wǎng) V2 的 MAC 幀格式 MAC 幀 物理層 MAC 層 IP 層 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(bào) 源地址字段 6 字節(jié) 以太網(wǎng)的 MAC層 ? 以太網(wǎng) V2 的 M