【正文】 個站點要發(fā)送數(shù)據(jù)時，首先監(jiān)聽信道，若信道忙則等到下個時間片再開始監(jiān)聽信道；若信道空閑便以概率 p發(fā)送數(shù)據(jù)，而以概率 q=1p推遲到下個時間片再重復(fù)上述過程，直到數(shù)據(jù)被發(fā)送 ? 概率 p的目的就是試圖降低 1堅持式協(xié)議中多個站點同時發(fā)送而造成沖突的概率 ? 采用堅持監(jiān)聽是試圖克服非堅持式協(xié)議中造成的時間延遲 ? p的選擇直接關(guān)系到協(xié)議的性能 30 B A 沖突 結(jié)論：在 CSMA中沖突是不可避免的，必須進(jìn)行沖突檢測和處理！ 三種 CSMA是否完全避免了沖突呢？ ? 例：站點 A在發(fā)送數(shù)據(jù)，但由于信道的傳播時延，數(shù)據(jù)還未到達(dá)站點 B，此時站點 B要發(fā)送數(shù)據(jù)，它偵聽到信道是空閑的，于是也開始發(fā)送數(shù)據(jù)，從而發(fā)生沖突。 ? 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。 ?當(dāng) ε→0 時，將不會再發(fā)生沖突。 ? 由此可知： ? 1. 沖突只可能在一幀的前 64字節(jié)內(nèi)發(fā)生； ? 2. 幀長度小于 64字節(jié)時，將無法檢測出沖突； ? ∴ 以太網(wǎng)規(guī)定，最小幀長度為 64字節(jié) ? 3. 長度小于 64字節(jié)的幀（碎片幀）都是無效幀。 36 3）退避算法 退避算法 :讓發(fā)生碰撞的站在停止發(fā)送數(shù)據(jù)后，不是立即再發(fā)送數(shù)據(jù)，而是推遲（這叫做退避）一個隨機(jī)時間。 ? （ 2）定義參數(shù) k，它等于重傳次數(shù)，但 k不超過 10，即 k=Min(重傳次數(shù)， 10)。重傳輸所需的時間就是 r倍的基本退避時間 rT。 38 4） CSMA/CD的優(yōu)缺點 ? 控制簡單，易于實現(xiàn)； ? 網(wǎng)絡(luò)負(fù)載輕時，有較好的性能： ? 30％－ 40％以內(nèi) ? 延遲時間短、速度快 ? 網(wǎng)絡(luò)負(fù)載重時，性能急遽下降： ? 70％－ 80％以上 ? 沖突數(shù)量的增長使網(wǎng)絡(luò)速度大幅度下降 39 （ Token Passing） ? 令牌環(huán) Token Ring ? 令牌總線 Token Bus ? 令牌 : 一個比特串 ? 令牌繞環(huán)網(wǎng)旋轉(zhuǎn) ? 忙令牌 : 01111111 ? 空閑令牌 : 01111110 40 Ring/ ? 網(wǎng)上所有站點都處于空閑時，令牌沿環(huán)繞行 ? 發(fā)送站點 必須等待，直到捕獲到令牌 ?發(fā)送數(shù)據(jù)幀 ?釋放令牌 ?吸收數(shù)據(jù)幀（繞環(huán)一周后） ? 中間站點（數(shù)據(jù)幀的目的地址與自己不同） 轉(zhuǎn)發(fā)環(huán)上的數(shù)據(jù)幀 ? 接收站點（數(shù)據(jù)幀的目的地址與自己相同） 拷貝環(huán)上的數(shù)據(jù)幀 轉(zhuǎn)發(fā)環(huán)上的數(shù)據(jù)幀 41 Token Ring/ A T = 0 T （ c） 幀循環(huán)一圈后 , A將數(shù)據(jù)幀回收 并放出空令牌 A T = 0 T Data （ a） A有數(shù)據(jù)要發(fā)送 , 它抓住空令牌 （ b） A T = 1 A將令牌修改為數(shù)據(jù)幀頭 , 并加掛數(shù)據(jù)發(fā)送 T Data C Data 目的站點從環(huán)上拷貝數(shù)據(jù) T Data C T Data C T Data C 42 令牌環(huán)網(wǎng)的實際結(jié)構(gòu) ——星型環(huán)路 A B C D E 集線器 43 BUS ? 在物理上令牌總線是一根線型或樹型的電纜，其上連接各個站點；在邏輯上，所有站點構(gòu)成一個環(huán) 。 數(shù)據(jù)率為 。 1982年出第二版DIX Ether V2 . ? 特征：基帶傳輸、總線拓?fù)洹?CSMA/CD、同軸電纜 ? IEEE802委員會的 802工作組于 1983年制訂了第一個 IEEE的以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，其編號為 ，速率 10Mbps ? Ether II和 IEEE ? 僅是幀格式和支持的傳輸介質(zhì)略有不同 ? 目前已發(fā)展到萬兆以太網(wǎng)，仍在繼續(xù)發(fā)展 … 45 以太網(wǎng)的總線連接 ? 最初的以太網(wǎng)是將許多計算機(jī)都連接到一根總線上。 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) 46 以太網(wǎng)的交付機(jī)制 ? 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。 50 ? MAC幀和 Ether V2的 MAC幀相似，不同點在第三字段，在 Ether V2中該字段表示 LLC的上層所使用的 協(xié)議類型 ，而在 該字段表示后面數(shù)據(jù)字段的 長度 。 目的地址 2或 6字節(jié) 源地址 2或 6字節(jié) 類型 2字節(jié) 數(shù)據(jù) 461500字節(jié) 幀校驗序列 4字節(jié) 51 類型（ 16進(jìn)制表示） 所代表的協(xié)議 0x0800 IP 協(xié)議 0x0806 ARP協(xié)議 0x8035 RARP協(xié)議 0x8137 Novell IPX協(xié)議 0x86dd IPv6協(xié)議 52 MAC地址 ? 在局域網(wǎng)中， 硬件地址 又稱為 物理地址 或 MAC地址 ，這一地址被固化在每個網(wǎng)卡的 ROM中，每個網(wǎng)卡在出廠時都賦于了一個全世界范圍內(nèi)唯一的地址編號，地址為 6字節(jié)（即 48位）。 ? 一個站點允許有多個 MAC地址，個數(shù)取決于該站點網(wǎng)絡(luò)接口的個數(shù)。 ? 網(wǎng)絡(luò)接口的 MAC地址可以認(rèn)為就是宿主設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)地址。 IEEE的注冊管理委員會 RAC負(fù)責(zé)分配地址 6個字節(jié)中的前 3個字節(jié)（稱為地址塊），大約 1250美元可以買一塊，一個地址塊中的 24位可以生產(chǎn)224=16777216個網(wǎng)卡地址。例如， 3Com公司生產(chǎn)的網(wǎng)卡的 MAC地址的前 3個字節(jié)為 02608C。 54 MAC地址的三種類型 ? 單播地址（ Unicast Addr ） ：（ I/G＝ 0） 擁有單播地址的幀將發(fā)送給網(wǎng)絡(luò)中惟一一個由單播地址指定的站點 —點對點傳輸； ? 多播地址（ Multicast Addr ） ：（ I/G＝ 1） 擁有多播地址的幀將發(fā)送給網(wǎng)絡(luò)中由組播地址指定的一組站點 ——點對多點傳輸； ? 廣播地址（ Broadcast Addr ） ：（全 1地址， FFFFFFFFFFFF） 擁有廣播地址的幀將發(fā)送給網(wǎng)絡(luò)中所有的站點。 ? 注意，以上分類只適用于 目的地址，對于源地址只能為 單播地址 。 ? 可靠性好，抗干擾能力強(qiáng) 56 組網(wǎng)規(guī)則 : ① 單個電纜段的最大長度為 500m。 ③ 兩個站點之間的距離應(yīng)大于等于 。 ⑤ 在纜段的兩端必須安裝終接器，且其中一端接地。 “ 543‖原則：即最多用 4個轉(zhuǎn)發(fā)器連接 5個網(wǎng)段，其中只有 3個網(wǎng)段可以連接結(jié)點，其余的網(wǎng)段僅用做加長距離。 57 10Base2 提供 BNC(細(xì)同軸電纜標(biāo)準(zhǔn)介質(zhì)連接器 )接口的網(wǎng)卡 。 可靠性稍差，無外置收發(fā)器，輕便、靈活、成本較低，總線型拓?fù)? 58 組網(wǎng)規(guī)則 ① 每個纜段的最大長度為 185m。 ③ 站點之間最小距離為 。 ⑤ 每個纜段可由多個帶 BNC接頭的細(xì)纜段組成 ， 通過 T型連接器將電纜和站點連接起來 ， T型連接器必須直接連接到網(wǎng)卡的 BNC接口上 ， 在它們之間不能再連接其他電纜 。 同樣遵守 “ 543”原則 ， 即最多用 4個轉(zhuǎn)發(fā)器連接 5個網(wǎng)段 ， 其中只有 3個網(wǎng)段可以連接結(jié)點 ， 其余的網(wǎng)段僅用做加長距離 。 59 （ 10BaseT） 主要以集線器 HUB作為樞紐 ， 工作站通過網(wǎng)卡的 RJ45 插座與RJ45接頭相連 ， 另一端 HUB的端口都可供 RJ45的接頭插入 ， 裝拆非常方便 。 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 61 ? 當(dāng)兩個 HUB連接時，要使用 交叉連接 方法。 62 63 光纖以太網(wǎng) 10BaseF ? 10Mbps光纖以太網(wǎng)，使用兩根 ，收發(fā)各一根，在介質(zhì)上傳輸?shù)氖枪庑盘柖皇请娦盘枴? ? 光纖介質(zhì)適宜連接相距較遠(yuǎn)的站點，所以 10BaseF常用于建筑物間的連接，它能夠建園區(qū)主干網(wǎng) (如：北京大學(xué)早期的校園主干網(wǎng)采用的就是 10BaseT技術(shù) )，并能實現(xiàn)工作組級局域網(wǎng)與主干網(wǎng)的連接。 64 全雙工以太網(wǎng) ? 只能在雙絞線和光纖鏈路上實現(xiàn)； ? 收、發(fā)使用了不同的物理信道 ? 不再使用 CSMA/CD機(jī)制，因此傳輸距離不受時間槽的限制； ? 但要受到信號衰減的影響 ? 全雙工操作的條件： ? 使用雙絞線或光纖； ? 鏈路兩端的設(shè)備都必須支持全雙工操作； ? 支持全雙工的設(shè)備包括全雙工網(wǎng)卡、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)。還是一個網(wǎng)絡(luò) ? 優(yōu)缺點： ? 簡單、成本低 ? 使原來屬于不同碰撞域的局域網(wǎng)上的計算機(jī)能夠進(jìn)行跨碰撞域的通信，擴(kuò)大了局域網(wǎng)覆蓋的地理范圍?？偟耐掏铝坎⑽刺岣摺? ? 優(yōu)缺點： ? 沖突被限制在小范圍內(nèi)，甚至可被消除； ? 地域范圍不再受時間槽的限制； ? 遠(yuǎn)程網(wǎng)橋可將局域網(wǎng)的范圍擴(kuò)展到幾十公里以上 ? 轉(zhuǎn)發(fā)速度有所降低； ? 不能隔離廣播幀。 ? 網(wǎng)橋具有過濾幀的功能。 ? 優(yōu)缺點： ? 隔離廣播域，限制了廣播幀的泛濫； ? 地域范圍可以任意擴(kuò)展； ? 能根據(jù)最佳路由轉(zhuǎn)發(fā)分組； ? 可以互聯(lián)不同類型的網(wǎng)絡(luò)； ? 轉(zhuǎn)發(fā)速度低，成本較高，維護(hù)復(fù)雜。 推動局域網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的因素 74 ? 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(zhì)，雖然總線帶寬為10Mbps， 每個結(jié)點平均能分配到的帶寬隨著結(jié)點數(shù)的不斷增加而急劇減少 ,但網(wǎng)絡(luò)節(jié)點增多時，網(wǎng)絡(luò)的負(fù)荷加重，沖突和重發(fā)增加，網(wǎng)絡(luò)效率下降、傳輸延時增加，造成總線帶寬為 30~40%； ? 服務(wù)器端使用 16位網(wǎng)卡（速率 10MBPS），使得服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)輸入 /輸出成為整個網(wǎng)絡(luò)的瓶頸； 75 解決方案 ? 升級到高速網(wǎng)絡(luò) ， 提高 Ether的數(shù)據(jù)傳輸速率： ? 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(luò)技術(shù)，采用 網(wǎng)絡(luò)分段 、優(yōu)化服務(wù)器、 增加路由器 ，提高子網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)性能； ? 導(dǎo)致了局域網(wǎng)互連技術(shù)的發(fā)展； ? 使用局域網(wǎng)交換機(jī)，將“ 共享介質(zhì)局域網(wǎng) ”改為“ 交換式局域網(wǎng) ”； ? 導(dǎo)致了“交換式局域網(wǎng)”技術(shù)的發(fā)展。 ? 每個比特的發(fā)送時間由 100ns降低到了 10ns； ? 提供了 10/100Mb/s自適應(yīng)功能。 ? 使用 協(xié)議規(guī)定的幀格式； ? 在半雙工方式下使用 CSMA/CD 協(xié)議（全雙工方式不需要使用 CSMA/CD 協(xié)議）； ? 與 10BASET 和 100BASET 技術(shù)向后兼容。 5）吉比特以太網(wǎng)的特征 86 6）速率提高到 1000Mb/s時的網(wǎng)絡(luò)跨距問題 ? 為保持兼容，半雙工時的最小幀長度仍規(guī)定為 64字節(jié)，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)跨距縮短為不足 20米，實用價值大大降低！ ? 解決方法： ? 1. 將時間槽擴(kuò)展為 512字節(jié)（是以前的 8倍）； ? 2. ―載波擴(kuò)展”技術(shù)：幀長不足 512字節(jié)時，在其后填充特殊的符號至 512字節(jié)；（ 想一想，是否完美？ ） ? “幀突發(fā)”技術(shù)：允許站點連續(xù)發(fā)送多個短幀 ? 解決短幀較多時網(wǎng)絡(luò)傳輸效率低的問題 短幀較多時將使網(wǎng)絡(luò)傳輸效率大大降低。 使用“幀突發(fā)”技術(shù)后，效率可提高到 72%，達(dá)到快速以太網(wǎng)的 95％。 ? 具有高帶寬需求的服務(wù)器 集群 或某些高性能工作站與網(wǎng)絡(luò)主干之間的連接 （ P141圖 ） ； ? 通過網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器中配置的千兆以太網(wǎng)卡，可以建立與交換機(jī)之間的 1000M連接，極大地提高了服務(wù)器的傳輸帶寬。同時，以千兆位以太網(wǎng)交換機(jī)為核心的主干網(wǎng)絡(luò)能支撐更多的網(wǎng)段，每個網(wǎng)段有更多的節(jié)點及更高的帶寬。 88 用 Ether組建企業(yè)網(wǎng)的全面解決方案 ： ? 桌面系統(tǒng)采用傳輸速率為 10Mb/s的 Ether； ? 部門級網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)采用傳輸速率為 100Mb/s的Fast Ether； ? 企業(yè)級網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)采用傳輸速率為 1000Mb/s的Gigabit Ether。 ? 標(biāo)準(zhǔn)： IEEE ， 2022年 公布 ? 局域網(wǎng)物理層： ? 10GBaseX和 10GBaseR， MMF:300m，