计算机网络之介质问控制子层精品文档

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2019/10/15
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介质访问控制方法:
带有冲突检测的载波侦听多路访问 CSMA/CD
令牌总线 token bus
令牌环 token ring
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5.1.4 IEEE 802参考模型
IEEE 802 标准所描述的局域网参考模型与 OSI参考模型的关系 ：
空闲并同时开始传送，则会同时检测到冲突，两站同 时停止。该方法既节省了时间又节省了频带
CSMA/CD的代价是用于检测冲突所花费的时间。 对于基带总线而言，最坏情况下用于检测一个冲突的 时间等于任意两个站之间传播时延的两倍。从一个站 点开始发送数据到另一个站点开始接收数据，也即载 波信号从一端传播到另一端所需的时间，称为信号传 播时延。
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Ethernet--以太网
1、以太网技术的产生
Ethernet是Xerox、Digital Equipment和Intel三 家公司开发的局域网组网规范，并于80年代初 首次出版，称为DIX1.0。1982年修改后的版本 为DIX2.0。 这三家公司将此规范提交给IEEE(电 子电气工程师协会)802委员会，经过IEEE成员 的修改并通过，变成了IEEE的正式标准，并编 号为IEEE802.3。Ethernet和IEEE802.3虽然有很 多规定不同，但术语Ethernet通常认为与802.3 是兼容的。IEEE将802.3标准提交国际标准化组 织(ISO)第一联合技术委员会(JTC1),再次经过修 订变成了国际标准ISO802.3。
结构简单，实现容易； 易于扩展，可靠性较好。
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环型拓扑构型
结点使用点—点线路连接，构成闭合的物理的环型结构； 环中数据沿着一个方向绕环逐站传输； 多个结点共享一条环通路；
环建立、维护、结点的插入与撤出。
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星型拓扑构型 逻辑结构与物理结构的关系
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5.1 局域网与城域网基本概念
5.1.1 决定局域网与城域网性能的三要素
网络拓扑 传输介质 介质访问控制方法
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5.1.2 局域网拓扑结构类型与特点
网络拓扑结构： 总线型 环型 星型结构
网络传输介质：
双绞线
同轴电缆
光纤
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必须选择适当P值。若P值选得过小，则媒体利用率又
会大大降低。
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CSMA/CD----有冲突检测的载波侦听多路访问协议
Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection
对载波侦听协议进行了以下改进： 保证在侦听到冲突时取消传送，若两站侦听到信道
OSI参考模型
应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层
IEEE 802参考模型
逻辑链路控制子层 介质访问控制子层 物理层
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LAN参考模型
划分子层的原因
高层 链路层
LLC MAC
由于拓扑结构或物理介质不同，访 问介质的方法及协议不同为了便于给 上层提供服务，LAN中将链路层分为 两层：LLC/MAC，不论介质访问协议 如何，LLC子层的机制都是一样的
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Ethernet--以太网
3、以太网技术的应用 总线型拓扑局域网 所有站点通过分接头（T型头）的硬件直 接连到一个同轴电缆的传输媒体或总线 上。站点和分接头之间的全双工操作允 许数据发送到总线上，并从总线上接收 数据。从任一站点的数据传输都沿着总 线向两边传播，从而可以被所有站点收 到。总线的每一个末端都有一个端接器 （终结器），它将所有信号都吸收掉从 而将其从总线上消除掉。
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5.2 Ethernet局域网
5.2.1 Ethernet的发展
Ethernet的核心技术是CSMA/CD介质 访问控制方法； 随机争用技术起源于夏威夷大学校园网 ALOHA； 1972年，Xerox公司开始Ethernet实验 网的研究； 1979年，Xerox公司宣布了Ethernet产 品；
载波侦听多路访问协议CSMA 载波监听多路访问CSMA的技术，也称先 听后说LBT(Listen Before Talk)。欲传输 数据的站点首先对媒体上有无载波进行 监听，以确定是否有别的站点在传输数 据。如果媒体空闲，该站点便可传输数 据；否则，该站点将避让一段时间后再 做尝试。这就需要有一种退避算法来决 定避让的时间，
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总线型拓扑构型
特点：
总线型局域网的介质访问控制方法采用的是 “共享介质”方式；
所有结点都连接到一条作为公共传输介质的总 线上；
总线传输介质通常采用同轴电缆或双绞线；
所有结点都可以通过总线传输介质以“广播” 方式发送或接收数据，因此出现“冲突 （collision）”是不可避免的；
“冲突”会造成传输失败；
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5.2 Ethernet局域网
5.2.1 Ethernet的发展
1980年，Xerox、DEC与Intel联合宣 布Ethernet V2.0规范 ； 20世纪90年代，10Base-T标准使得 Ethernet性能价格比大大提高； 目前，交换式Ethernet与最高速率为 10Gb/s的高速Ethernet的出现，更确 立了它在局域网中的主流地位。
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（3）P-坚持算法
监听总线，如果媒体是空闲的，则以P的概率发送， 而以(1-P)的概率延迟一个时间单位。一个时间单位通 常等于最大传播时延的2倍。
延迟一个时间单位后，再重复步骤⑴。
如果媒体是忙的，继续监听直至媒体空闲并重复步 骤⑴。
它是一种既能像非坚持算法那样减少冲突，又能像1坚持算法那样减少媒体空闲时间的折中方案。
802.3 CSMA/CD
802.4 Áî ÅÆ × Ü Ïß
802.5 Áî ÅÆ »·
802.6 ³Ç Óò Íø
802.9 Óï Òô Óë Êý ¾Ý × Û ºÏ ¾Ö Óò Íø
802.11 ÎÞ Ïß
¾Ö Óò Íø
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IEEE 802标准
IEEE 802.1 概述、体系结构和网络互联 IEEE 802.2 逻辑链路控制LLC IEEE 802.3 CSMA/CD介质访问控制方法 （MAC） IEEE 802.3U 100M以太网 IEEE 802.3z 1000BASE-X基于光纤的千兆以 太网 IEEE 802.3ab 1000BASE-T基于4对5类UTP的 千兆以太网 IEEE 802.3ae 10Gbps基于光纤的全双工万兆 以太网 IEEE 802.4 令牌总线网的MAC子层和物理 层规约
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IEEE 802标准
IEEE 802.5 IEEE 802.6 IEEE 802.7 IEEE 802.8 IEEE 802.9 IEEE 802.10 IEEE 802.11 IEEE 802.12 IEEE 802.14
令牌环网MAC子层和物理层规约 城域网MAN 宽带技术 光纤技术 综合话音数据局域网 可互操作的局域网的安全 无线局域网 （b,a,g） 优先级高级局域网（100Mbps） 电缆电视（Cable-TV）
IEEE802参考模型的范围
物理层 LLC---Logic Link Control逻辑链路控制 MAC---Medium Access Control媒体访问控制
传输媒体
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物理层功能： 信号的编码与译码 为进行同步用的前同步码的产生与去除 比特的传输与接收
MAC子层功能： 将上层交来的数据封装成帧 实现和维护MAC协议 比特差错检测 寻址
必须解决多个结点访问总线的介质访问控制
（MAC， medium access control）问题。
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总线结构与冲突
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介质访问控制方法要解决以下几个问题：
该哪个结点发送数据？ 发送时会不会出现冲突？ 出现冲突怎么办？
总线型拓扑的优点：
如果媒体是忙的，则继续监听，直至检测到媒体是 空闲，立即发送。
如果有冲突(在一段时间内未收到肯定的回复)，则 等待一随机量的时间，重复步骤⑴～⑵。
这种算法的优点是：只要媒体空闲，站点就立即 可发送，避免了媒体利用率的损失；其缺点是：假若 有两个或两个以上的站点有数据要发送，冲突就不可 避免。
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帧在一个总线局 域网上的传输 站点C希望将一个 数据帧传送到A。 该帧的首部包括 了A的地址。帧沿 着总线传播，它 经过B，B观察地 址并且忽略该帧。 在另一方面，A看 到该帧是发给它 的，所以就在该 帧经过时将数据 复制下来。
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LLC子层功能： 建立和释放数据链路层的逻辑连接 提供与高层的接口 差错控制 为帧填加序号
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IEEE 802委员会为局域网制定了一系列标准， 它们统称为IEEE 802标准；
IEEE 802标准之间的关系：
802.10 É¿ ¥» Ù² ÷ ×µÄ Ö¾ òÓ øÍ ²°«È 802.1 åÌ µÏ á½ ¹ ëÓ øÍ ç ¥» ªÁ 802.2 Âß ¼­ Á´ ·¿Ø ÖÆ × Ó ²ã
交换局域网(switched LAN)的物理结构
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5.1.3 传输介质类型与介质访问控制方法
局域网的传输介质类型 同轴电缆 双绞线 光纤 无线通信信道
讨论： 双绞线已能用于数据传输速率为100Mb/s、 1Gb/s 的高速局域网中； 在局部范围内的中、高速局域网中使用双绞 线，在远距离传输中使用光纤，在有移动结 点的局域网中采用无线技术的趋势已经明朗。
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总线型拓扑局域网需要解决的问题：
因为从任一个站点来的传输都能够被所有的其他 站点接收，必须有某种指示方法指出传输对象到底是 谁。
----------必须有一个管理传输的机制。
解决方法：
站点用被称为帧的很小的块来进行数据传输。帧 包含站点希望传输的一部分数据，加上包含控制信息 的帧首部。总线上的每一个站点都由一个唯一的地址， 或者标识符，并且将帧的目的地址放在它的首部中。
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Ethernet--以太网
2、以太网技术的发展 以太网阶段：主要在局域网中应用，距离限制在100米 快速以太网阶段：95年出现后解决了交换问题，速度提 高到100M，开始进入校园网，但ATM仍有优势 千兆以太网阶段：98年出现，迅速将ATM挤出LAN和校 园网，并出现高速路由器 城域网阶段：99年千兆网应用到城域网，向10G发展 目前：全部LAN、90%以上的数据接入网是以太网，城 域网是SDH和以太网双雄并举，发展的目标是端到端的以 太网 万兆以太网阶段：2019年6月发布IEEE802.3ae的10G以 太网
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2019/10/15
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常用的退避算法有非坚持、1－坚持、P－坚持三种 （ 1）非坚持算法 • 如果媒体是空闲的，则可以立即发送。 • 如果媒体是忙的，则等待一个由概率分布决定的随 机重发延迟后，再重复前一步骤。
优点是简单，缺点是使用率低
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（2）1-坚持算法 如果媒体空闲的，则可以立即发送。
计算机网络 Computer Networks
2019年3月
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第5章 介质访问控制子层
锲而舍之，朽木不折。锲而不舍，
2019/10/15
金石可镂 友友情分享O(∩_∩)O~
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本章学习要求：
了解：局域网与城域网的主要技术特点。 了解：局域网拓扑结构的类型与特点。 了解：IEEE 802参考模型与协议的基本概念。 掌握：Ethernet局域网的基本工作原理。 了解：令牌环网与FDDI的基本工作原理。 掌握：高速局域网、交换局域网与虚拟局域网 的基本工作原理。 了解：无线局域网的基本工作原理。 掌握：网桥的基本工作原理。