LanManC05以太网

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5.2.2 802.3基本标准
❖ 基本标准 ❖ IEEE Std 802.3 - 1985 ❖ IEEE 802.3标准草案：1982年12月 ❖ Xerox专利转移IEEE，802.3成为以太网的同义词 ❖ IEEE Std 802.3 - 2002 ❖ 802.3 1998 Edition，802.3 2000 Edition ❖ 权威、灵活、简约 ❖ IEEE Std 802.3 - 2005 ❖ IEEE Std 802.3 - 2008 ❖ 2008：Sep.26、Dec.26 ❖ IEEE Std 802.3-2012 ❖ IEEE Std 802.3-2015
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5.1 概述－今日的以太网
❖ 今日以太网 ❖ 在局域网领域一枝独秀 ❖ 是局域网链路级的主导技术 ❖ 在园区级网络几乎一统天下 ❖ 延伸到了家庭网络和工业领域 ❖ 已经走向接入网与城域网 ❖ 电信级以太网 ❖ 运营级以太网（PBB/PBT） ❖ 正在向广域网发展
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5.3.3 冲突的监测与退避
❖ CSMA协议面临的问题 ❖ 发前先听，一定程度减少了冲突可能性 ❖ 但是一旦开始发送，站点就置冲突于不顾 ❖ 即使冲突已经产生，站点也一直发送完一帧 ❖ 此时，发送的全是无用信号，完全是浪费资源 ❖ 协议改进思路： ❖ 不能一旦发送则不顾一切，以免冲突不断 ❖ 冲突检测：包括冲突监测与冲突强化 ❖ 冲突退避：随机后退重发，避免冲突加剧
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5.3.3 CSMA中的冲突退避
❖ 随机后退算法应当具备的特点 ❖ 每一站点选取的均匀分布随机后退时间相互独立 ❖ 各站点的重发后退时间叠加后仍然呈现均匀分布的特性 ❖ 方可减小各站点重发再次产生碰撞的概率 ❖ 若重发再次引发冲突，则需加大后退区间 ❖ 意味着同时等待发送的站点还是太多 ❖ 应当使随机分布的区间的长度随重发次数的增加而增加 ❖ 降低等待站点的分布密度以减少再次碰撞的概率 ❖ 随机退避算法 ❖ 显著化解了1坚持算法中的冲突 ❖ 也可有效用于：0坚持算法与p坚持算法 ❖ 以太网中的CSMA/CD协议 ❖ 采用随机后退逐次加倍的重发策略，避免重发冲突大量增长
5.3.2 CSMA协议中的坚持策略
❖ 0坚持 ❖ 在忙闲变更点的发送概率为0。 ❖ 在变更点不坚持发送，也被称为非坚持型 ❖ 算法简单，重负载性能较好，低负载信道利用率低
A
产生数据 B 产生数据 C 产生数据 D
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后退 后退，忙，再次后退 后退，忙，再次后退 LanMan 2016
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5.2.3 802.3增补标准：其他
❖ 以太网进步中影响深刻的发展 ❖ 802.3x - 1997 ❖ Full Duplex Operation & Flow Control ❖ 802.3ac - 1998 ❖ Frame Extensions for VLAN Tagging on 802.3 Networks ❖ 802.3ad - 2000 ❖ Aggregation of Multiple Link Segments ❖ 802.3af - 2003 ❖ DTE Power via MDI, ( PoE ) ❖ 802.3ah - 2004 ❖ Subscriber access networks ❖ 802.3as - 2006 ❖ Frame format extensions
共享介质传输环境
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5.3.1 从ALOHA到CSMA
❖ CSMA：载波侦听多路访问 ❖ carrier sense multiple access ❖ 基本思路：先听后发 ❖ 站点希望发送时则对信道进行侦听 ❖ 如果：信道空闲，则立即启动发送 ❖ 否则，信道忙：则推迟到信道空闲后启动发送 ❖ 有效侦听的前提： ❖ 信号传播时间远小于数据帧传输时间
❖ MAC协议：Media Access Control ❖ 介质访问控制、介质接入控制 ❖ 提供MAC机制、协调多站点的同时接入信道 ❖ 有效使用共享信道之必须 ❖ 典型的MAC机制：轮转、预约、争用 ❖ 轮转：重载公平性好 ❖ 典型协议是轮询和令牌环 ❖ 争用：轻载访问时延短 ❖ 典型协议是CSMA系列 ❖ 预约： ❖ 适用于长时延信道，或中心控制的异信道收发 ❖ 典型协议：预约ALOHA、Cable Modem、802.16
5.3.2 CSMA协议中的坚持策略
❖ 1坚持 ❖ 在忙闲变更点的发送为概率1 ❖ CSMA协议在信道的忙闲变更点坚持发送 ❖ 轻载时性能不错，但在重载时冲突急剧增加 ❖ p坚持 ❖ 在忙闲变更点的发送概率为p ❖ 在变更点以概率p发送、以概率1-p推迟发送 ❖ 典型的p坚持CSMA协议只能用于时隙式CSMA ❖ 合适P值选取困难 ❖ 可根据不同的负载选取不同的P值， ❖ 最大程度的提高信道的利用率和提高吞吐率 ❖ 站点的访问意识：谦让、进取、折中
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5.3.4 CSMA协议的性能
❖ MAC协议性能的定量分析是MAC协议研究的重要内容 ❖ 通常可以采用测量、仿真和解析三种方法 ❖ 测量法 ❖ 通过对目标网络的测量来获取网络的性能 ❖ 优点：测量结果具有针对目标的真实性 ❖ 缺点：建立测量环境代价高昂 ❖ 通常用于网络已经建立的环境，对网络优化十分有用 ❖ 仿真法 ❖ 使用仿真工具来模拟目标网络模型的行为并预测其性能 ❖ 软件仿真或半实物仿真 ❖ 优点：使用工具而无需实际网络环境，易调整模型以匹配目标网络 ❖ 缺点：仿真结果取决于模型参数，仿真性能值远不如测量值准确 ❖ 通常用于网络建立之前的性能分析
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5.3.3 CSMA中的冲突检测
❖ CSMA/CD：带冲突检测的CSMA算法 ❖ CSMA w. collision detection ❖ 基本思想 ❖ 在 CSMA的基础上，各站使用冲突检测的能力 ❖ 发送前侦听信道，发送初期一直检测信道 ❖ 需要侦听的坚持时段：冲突窗口 ❖ 如果未检测到冲突，则完整发送一帧 ❖ 如果检测到冲突，立即终止本次发送 ❖ 不必发送完本帧，尽快释放信道 ❖ 冲突强化：发送冲突码，通告全网
5.1 概述－历史
❖ 以太网发展的故事：丑小鸭变成美丽的天鹅 ❖ 70年代的以太网：被认为是 ❖ 技术简单粗糙、性能低下，用于非关键应用场合 ❖ 当今的以太网：正是一支独秀 ❖ 几乎独占有线局域网络，几乎垄断了园区网 ❖ 正在进军城域网、接入网、甚至广域网 ❖ 进入工业网络（性能要求）和家庭网络（成本要求） ❖ 以太网的发展 ❖ 得益于持续的技术进步和技术变革 ❖ 得益于简单、开放、标准化， ❖ 得益于规模经济
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5.3.3 CSMA中的冲突退避
❖ 冲突退避：CSMA协议中一个重要的辅助算法 ❖ 随机后退（backoff），避免冲突的高概率发生 ❖ 共享信道上的冲突 ❖ 多个站点同时或几乎同时在同一共享信道上发送形成冲突 ❖ 同时：工程上通常是同一小时隙，一个很短的时间段 ❖ 冲突化解机制 ❖ 将集中在一个小时隙的发送分散(均匀分布)到多个小时隙 ❖ 下降每个小时隙中的发送企图，降低冲突产生的概率 ❖ 后退区间逐次加大 ❖ 若冲突再次发生甚至多次发生 ❖ 则逐次加大随机后退的区间，继续减小小时隙上的发送率 ❖ 这种冲突退避算法是逐步化解冲突的有效机制
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5.2 IEEE 802.3标准
❖ 5.2.1以太网标准的发展 ❖ 5.2.2 现行标准 ❖ 5.2.3 基本标准 ❖ 5.2.4 增补标准 ❖ 5.2.5 标准演进图
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5.2.1以太网标准的发展
❖ DIX：早期标准 ❖ DEC/Intel/Xerox标准：灵活但不权威 ❖ DIX Ethernet Ⅱ ❖ DIX Ethernet： v1.0-1980、v2.0-1982 ❖ 曾经流行一时 ❖ IEEE 802.3：当今标准 ❖ IEEE Std 802.3 – 2015 ❖ 经过20多年的发展，已经成为当前的权威标准
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5.3.2 CSMA协议中的坚持策略
❖ CSMA协议中需进一步避免冲突 ❖ 忙闲变更点：访问冲突高发区 ❖ 基本思路：在信道的忙闲变更点坚持发送的概率
A
产生数据 B 产生数据 C 产生数据 D
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冲突 冲突 冲突 LanMan 2016
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❖ 1000BASE-T来自802.3ab - 1999
❖ 万兆位以太网 802.3ae - 2002
❖ 10GBASE-T
802.3an – 2006
❖ 10GBASE-LRM
802.3aq – 2006
❖ 背板以太网
802.3ap – 2007
❖ Ethernet Operation over Electrical Backplanes
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5.3.1 从ALOHA到CSMA
❖ 根据“听与说”可以分争用型协议为三类 ❖ LAT: Listen After Talking ❖ 说了再听，典型协议： ALOHA ❖ LBT: Listen Before Talking ❖ 先听后说，典型协议/CSMA，前提是可侦听 ❖ LWT: Listen While Talking ❖ 边说边听，典型协议：CSMA/CD ❖ 带冲突检测的CSMA协议 ❖ 以太网的MAC协议：CSMA/CD