第5章 介质访问控制子层和局域网PPT课件

（1）将来自PC的数据成帧，存入发送 缓冲器中，发送前首先发出64位前导码， 目的是使网络进入稳定状态，并作为接 收方的同步序列码。
（2）把帧放入先进先出（FIFO）缓冲 器中，接着进行串/并转换，然后进行侦 听，若获知链路空闲则经过TxD 发送， 即载波侦听。
（3）由RxD边发边听，若发现冲突立即 发出6B的“55555555…”阻塞码加强冲 突，此时EDLC向主机返回TxRET信号， 请求主机停止发送，TxRET信号封闭了 主机的DMA电路，然后主机执行后退算 法，等待一个随机时间，重新竞争发送， 重试计数器用来累计冲突次数，若冲突 次数大于16则认为是设备故障，报告上 层处理。
现在将公式S对p求极大值，当p＝1/N 时可以达到Amax
Amax
1
1 N1 N
这说明当N→∞可能使平均竞争成功率最大， 即Amax＝1/e≈0.368
实际上当N为20～30时Amax就接近0.368了。
我们再来看看，也就是数据帧愈长 则愈小，则信道利用率愈高，若LAN的
网络直径是1km，则t为5ms，设数据传输 速率为5Mbit/s，则信道利用率与竞争站点 数的关系如图5.9所示。
5.4.1 CSMA/CD方法的工作原理
1．CSMA/CD方法的具体过程 （1）任何站点不发送就静止，需要发送 就侦听； （2）侦听到链路忙，则继续侦听，直到 链路空闲就等待一个时隙即开始发送；
（3）边发送边侦听，若没有检测到冲突 发生就继续发送，发送完毕则静止；
（4）若检测到冲突发生，则立即停止发 送，并发出4B～6B的拥塞信号加强冲突， 通知各站点冲突已发生，以避免其他站 点贸然发送而浪费信道容量；
（5）发送拥塞信号后，等待一段随机时 间，再重新竞争发送；
（6）如果发现超过16次冲突就证明是链 路出现故障，则放弃竞争重发，报告高 层处理。图5.5所示为CSMA/CD方法的 具体过程。
图5.5 CSMA/CD方法的具体过程
图5.6 冲突处理时间2t 示意图
2．CSMA/CD协议的实现
图5.7 EDLC功能示意图
4．CSMA/CD协议的信道利用率
图5.8 发送一帧的时间
信道利用率为S＝T0/T，再设任何站 竞争成功的平均概率为A，则
A＝Np(1－p)N−1
由图5.8可知：T＝2t×X1＋T0+t 令a ＝t/T，a 就是前面已经讲过的以
帧为单位的链路长度，于是信道利用律为
S2X1 T0 T01(1 1 2X1)
2．目的地址和源地址
目的地址和源地址是收发两方的 MAC地址或称物理地址。
MAC地址的后3B由生产厂商自己分 配，这样总共有70亿个MAC地址可供分配， 于是每块网卡和其他需要MAC地址的设备， 都能获得全球惟一的MAC地址。
① 第一种记法，使每个字节的高位在左低 位在右，如把AB记为“10101011”发送时 也是先发高位后发低位，这种记法应用于 802.5和802.6 协议。
② 第二种记法，使每个字节的高位在右低 位在左，如把AB记为“11010101”发送时 则是先发低位后发高位，这种记法应用于 802.3和802.4协议，由于记法不同就使得 I/G的位置发生了变化。
（3）在离散数集合{0，1，2，…，2n－ 1}中随机选择一个数值x，若n＝4，则离 散数为0～15，若n＝8，则离散数为0～ 255，在其中选择一个数值x。
（4）x乘以2t 就是某个站的后退时间， 可能是4t、6t、8t、…、100t、…。这样 可以避免发生没完没了的冲突。
（5）若冲突次数大于16，则说明不是竞 争的主机过多，就是设备或线路出现故 障，报告高层处理。
（4）如果发送成功，则由主机向EDLC 发出RxTxEOF信号，启动CRC生成器产 生32位校验码；帧格式中的填充段用来 把数据长度填充为4B的倍数。
3．CSMA/CD协议的后退算法
如果出现多个发送站发生冲突，各站 都后退相同的随机时间，则会立刻再次发 生冲突，
（1）规定基本后退时间为2t。
（2）设一个小于10的参数n，n随着冲 突次数变化，冲突次数多一次则n＋1， 但是n初值最大取值为10。
图5.9 信道利用率与站点数的关系
当数据帧长为128B时，信道利用率可 达0.9以上，当竞争站点数达到30个以上时， 信道利用率基本稳定，并不是想像的那么 低。
5.4.2 MAC子层的帧格式
MAC子层有两种近似的帧格式，DIX V2和IEEE 802格式，如图5.10所示。
1．前导码
图5.10 CSMA/CD MAC帧格式
2．动态分配
所谓动态分配就是用动态的方法为每 个用户站点分配信道使用权。
争用技术就是所有用户站点竞争使用 介质
使用争用方法必须明确以下基本问题。
（1）每个站点都是独立的 （2）单信道。 （3）冲突检测。
图5.4 冲突造成的信号变形
（4）载波侦听。 （5）传输是双向的。
5.4 CSMA/CD介质访问控制方法
5.3 介质访问控制（MAC）子层协议
计算机网络的通信方式可以分为点对 点和点对多点通信。
图5.3 同轴电缆总线局域网1．静态分配所谓静态分配方法，也是传统的分配 方法，其采用频分多路复用或时分多路复 用的方法将多个单信道静态地分配给不同 用户。
频分多路复用的问题是不能公平合理
地分配信道：当用户站数较多或使用信道 的站数在不断变化，或者通信量的变化具 有突发性时，静态频分多路复用分配方法 的性能较差。
第5
5.1
5.2 逻辑链路控制（LLC）子层协议 5.3 介质访问控制（MAC）子层协议
5.4 CSMA/CD介质访问控制方法 5.5 局域网协议标准 5.6 虚拟局域望（VLAN）
5.1 局域网参考模型
图5.1 局域网参考模型与OSI参考模型对应关系
5.2 逻辑链路控制（LLC）子层协议
图5.2 LLC子层的帧格式
由于j是某站点竞争失败的次数，则平均竞 争失败的次数X1为
X1 j(1A)1AA11
j0
A
S 1 ( 1 2 ( 1 A 1 1 ) )1 2 A 1 1 2 1 2 A 1 1 1 ( 2 1 A 1 1 )
由此可见愈小则利用率愈高，这意
味着数据帧愈长则利用率愈高；A即竞争 成功概率愈大则利用率愈高。