计算机网络第4章 介质访问控制子层与局域网
计算机网络技术基础(微课版)(第6版)-PPT课件第 4 章 局域网
工作站
工作站是网络各用户的工作场所，用户通过它可以与网络交换 信息，共享网络资源。工作站通过网卡、传输介质以及通信设备 连接到网络服务器，且仅对操作该工作站的用户提供服务。
3. 总线型（Bus）
所有的结点都通过网络适配器直接连接到一条作为公共传输介质的 总线上，总线可以是同轴电缆、双绞线，也可以是光纤。如图4-7所 示：
图4-7 总线型网络结构示意图
总线型网络采用广播通信方式，即任何一个结点发送的信号都可以 沿着介质传播，而且能被网络上其他所有结点所接收，但在同一时间 内，只允许一个结点发送数据。
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4.4 局域网体系结构与IEEE 802标准
4.4.1 局域网参考模型
IEEE 802标准遵循ISO/OSI参考模型的原则，主要解决最低两层 （即物理层和数据链路层）的功能以及与网络层的接口服务。 IEEE802参考模型中不再设立网络层，它与ISO/OSI参考模型的对应 关系如图4-8所示：
4.3.3 介质访问控制方法
1. 什么是介质访问控制
介质访问控制，是指控制网上各工作站在适当的情况下发送数据， 并在发送数据的过程中，及时发现问题以及出现问题后妥善处理问 题的一整套管理方法。介质访问控制技术的优劣将对局域网的总体 性能产生决定性的影响。
2. 常用的媒体访问控制方法 CSMA/CD（带有碰撞检测的载波侦听多路访问） Token Ring（令牌环） Token Bus（令牌总线）
第4章计算机局域网络讲义教材
D
D
D
D
令牌
A
C
B 节点A截获令牌,并准
备发送数据
A
C
B 节点A将数据发送到
节点C
A
C
B 数据循环一周后,节点
A将其收回
A
C
B 产生新的令牌,发送到
环路中
20
Token Ring的特点
由于每个节点不是随机的争用信道，不会出现冲 突，因此称它是一种确定型的介质访问控制方法， 而且每个节点发送数据的延迟时间可以确定。
10Leabharlann 拓扑结构 ——总线型拓扑结构
所有的节点都通过网络适配器直接连接到一 条作为公共传输介质的总线上，总线可以是 同轴电缆、双绞线、或者是使用光纤；
总线上任何一个节点发出的信息都沿着总线 传输，而其他节点都能接收到该信息，但在 同一时间内，只允许一个节点发送数据；
由于总线作为公共传输介质为多个节点共享， 就有可能出现同一时刻有两个或两个以上节 点利用总线发送数据的情况，因此会出现 “冲突”；
当目的节点检测到该数据帧的目的地址（MAC地址）为 本节点地址时，就继续接收该帧中包含的数据，同时给源 节点返回一个响应。当有两个或更多的节点在同一时间都 发送了数据，在信道上就造成了帧的重叠，导致冲突出现。 为了克服这种冲突，在总线LAN中常采用CSMA/CD协议， 即带有冲突检测的载波侦听多路访问协议，它是一种随机 争用型的介质访问控制方法。
服务器的集中化 提供服务器的集群，便于管理，提高安全性；
文件的大小日益增加 要求更高的网络带宽；
网络用户和工作站数目的日益增加
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克服传统以太网的问题
传统以太网中的一些问题
传统以太网使用共享介质，虽然总线带宽为10Mbps， 但网络节点增多时，网络的负荷加重，冲突和重发增 加，网络效率下降、传输延时增加，造成总线带宽为 30~40%；
计算机网络复习题及答案(精华版)
《计算机网络》复习题第一章概述一、选择题1. 以下不属于协议组成要素的是（）。
A. 语法B. 语义C. 时序（同步）D. 字符2.局域网的简称为（）。
A. LANB. WANC. CAND. MAN3. 完成路径选择功能是在OSI模型的（）。
A. 物理层B. 数据链路层C. 网络层D. 传输层4.OSI参考模型将整个网络的功能划分（）个层次（A）1 （B）3 （C）5 （D）75. 在同一个信道上的同一时刻，能够进行双向数据传输的通信方式是（）。
A.单工B.半双工C.全双工D.上述三种均不是6. TCP/IP体系结构中的TCP和IP所提供的服务分别为( )。
A. 链路层服务和网络层服务B. 网络层服务和传输层服务C. 传输层服务和应用层服务D. 传输层服务和网络层服务7. 用于网络互连的设备一般采用（）。
A. 中继器B. 交换机C. 路由器D. 网关8. IP协议提供的服务是( )。
A. 可靠服务B.有确认的服务C. 不可靠无连接数据报服务D. 以上都不对9.把两个报文发往同一目的地时，先发的报文（）（A）先到（B）后到（C）不一定先到（D）同时到达10. 数据链路层的数据单位称为（）。
A.比特B.字节C.帧D.分组11. 在OSI参考模型中，实现端到端的应答、分组排序和流量控制功能的协议层是()。
A. 数据链路层B. 网络层C. 传输层D. 会话层12. 在OSI参考模型中，对等实体在一次交互作用中传输的信息单位称为()，它包括控制信息和用户数据两部分。
A. 接口数据单元B. 服务数据单元C. 协议数据单元D. 交互数据单元13.（）是各层向其上层提供的一组操作（A）网络（B）服务（C）协议（D）实体14．Internet的核心协议是( )A．X．25 B．TCP／IP C．ICMP D．UDP15．随着电信和信息技术的发展，国际上出现了所谓“三网融合”的趋势，下列不属于三网之一的是( )A．传统电信网 B．计算机网(主要指互联网)C．有线电视网 D．卫星通信网16. 下列属于Internet服务的是（）。
第四章局域网和城域网
4.2.2 IEEE802标准
IEEE(电气电子工程师学会)
802委员会专门致力于局域网的发展 IEEE 802.x网络通信协议系列服务于局域网通
信 802系列协议的两个基本思想
将局域网作为网络的最小组成单位进行描述 针对于不同的局域网拓扑结构，不同的传输媒体，
纯ALOHA协议
起源：最早用于无线网，用来连接夏威夷群岛和船舰 之间的无线通信，其思想可用于各种共用的传输介质。
工作原理：站点只要产生帧，就立即发送到信道上； 规定时间（数据最长的往返时间+一小段固定时间） 内若收到应答，表示发送成功；否则重发
重发策略：等待一段随机的时间，然后重发；如再次 冲突，则再等待一段随机的时间，直到重发成功为止。 等待随机时间是为了减少再次冲突的可能性。
纯ALOHA的工作原理
纯ALOHA协议
缺点：极容易冲突 性能：网络负载≤ 0. 5 吞吐量≤ 0. 184
纯ALOHA的性能分析
假定一个帧时T0内产生的帧数服从泊松分布 T0 的含义：独占信道时成功发送一帧所用的时间
T0=帧长度/数据速率 Frame
主要性能参数：
S——吞吐率（吞吐量、信道利用率），T0 内成功发送的帧数 0≤ S ≤ 1
对于同一种LLC层实现，可提供几种不同的 MAC选择。
局域网参考模型中各层主要功能
物理层的主要功能是：
信号的编码与译码； 为进行同步用的前同步码（preamble）的产生与去除； 比特的传输与接收。
MAC子层主要功能：
发送方将 LLC 送来的数据封装成帧，帧中包含地址、差错控制、 流量控制等字段。
计算机网络基础—局域网技术
10/100Mbps交换机(堆叠)
连接一个工作组 10Mbps交换机
100Mbps专用连接 10Mbps专用连接 10Mbps集线器
服务器
交换机的技术分类与应用
• 100Mbps交换机
服务器区
100Mbps主干交换机 千兆位的连接
千兆位的连接
100Mbps主干交换机
10/100Mbps交换机 10/100Mbps交换机
第四章 局域网技术
• 第一节 局域网概述
– 教学目标
• 了解局域网的特点、分类集基本组成 • 了解决定局域网特性的主要技术
– 重点/难点
• 局域网的基本组成和技术特点
大家谈一谈
• 你认识的局域网是什么样子？有何特点？ • 能不能举一些常见局域网的实例？
第四章 局域网技术
• 一、局域网的概念
– 定义：局域网是由一组计算机及相关设备通过共用的通信线路或 无线连接的方式组合在一起的系统，它们在一个有限的地理范围 进行资源共享和信息交换。
拓扑结构 ——星型拓扑结构
• 在星型拓扑中存在一个中心 节点，每个节点通过点到点 线路与中心节点连接。
• 在局域网中，由于使用中央 设备的不同，局域网的物理 拓扑结构和逻辑拓扑结构不 同。
– 使用集线器连接所有计 算机时，是一种具有星 型物理连接的总线型拓 扑结构；
– 使用交换机时，是真正 的星型拓扑结构。
以太网交换机
LED指示灯
高速端口
管理端口
端口密度
• 端口密度是指交换机提供的端口数，通常为8～24个端口，端口速率 为为10Mbps或100Mbps。
• LED指示灯通常用来指示以太网交换机的信息或交换状态。
• 高速端口用来连到服务器或主干网络上，可以是100Mbps或 1000Mbps端口，可以连接100Mbps的FDDI、快速以太网络（ 100Base-TX）、或上连到千兆位交换网络。
计算机网络技术第4章 局域网
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以太网名字的由来
1973年，Bob Metcalfe将该系统命名为“以太网 ――Ethernet”。“ 以太网――Ethernet”中的“ether” 源于物理学名词，“以太”最初被认为是电磁波的传 输介质，宇宙中充满了“以太”，因此电磁波将被传 输到宇宙的每一个角落。
DIX 以 太 网 标 准 有 两 个 版 本 ： 1980 年 9 月 发 布 的 1.0版本和1982年11月发布的2.0版本。
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以太网的标准
1985 年 ， IEEE 在 DIX 以 太 网 标 准 的 基 础 上 制 定 了 IEEE
802.3标准，术语“CSMA/CD――带有冲突检测的载
802.7宽带技术咨询组，为其他分委员会提供宽带网络技术的 建议；
802.8光纤技术咨询组，为其他分委员会提供光纤网络技术的 建议；
802.9综合话音/数据的局域网（IVDLAN）介质访问控制协议 及其物理层技术规范；
802.10局域网安全技术标准；
802.11无线局域网的介质访问控制协议及其物理层技术规范；
第 4 章 局域网(LAN)
4.1 LAN拓扑结构和传输介质 4.2 局域网的IEEE 802标准 4.3 局域网的网络体系结构 4.4 CSMA/CD协议和IEEE 802.3标准 4.5 令牌总线和IEEE 802.4标准 4.6 令牌环和IEEE 802.5标准 4.7 高速局域网技术与无线局域网技术 4.8 综合布线技术
802.12 100Mbps高速以太网按需优先的介质访问控制协议
100V20G22-/3A/23ny LAN。
14
计算机网络技术第四章知识点
第四章知识点1、局域网的定义：是一个允许很多彼此独立计算机在适当的区域内、以适当的传输速率直接进行沟通的数据通信系统。
2、局域网的特点：1）局域网覆盖的地理范围小；2）通信速率较高；3）传输延时小，误码率低;4）局域网通常为一个单位所有，是专用网络，便于管理；5）便于安装和维护，可靠性高；6）影响局域网特性的主要技术因素是传输介质、拓扑结构和介质访问控制方法；7）如果采用宽带局域网，则可以实现对数据、语音和图像的综合传输；在基带网上，采用一定的技术，也有可能实现语音和静态图像的综合传输，可以为办公自动化提供数据传输上的支持；8）协议简单，结构灵活、建网成本低，周期短。
3、在中小型局域网中常用的网络拓扑结构有总线型拓扑结构、星型拓扑结构和环型拓扑结构三种。
4、局域网的体系结构由三层协议构成，即物理层（PHY）、媒体访问控制层（MAC）和逻辑链路控制层（LLC）。
5、媒体访问控制层和逻辑链路控制层这两层相当于OSI七层参考模型中的第二层，即数据链路层。
6、在一个系统中，上下层之间通过接口进行通信，用服务访问点（SAP）来定义接口。
7、在局域网参考模型中的LLC子层的顶部有多个L LC服务访问点（LSAP），为OSI高层提供接口端。
8、媒体访问控制服务访问点（MSAP）向LLC实体提供单个接口端；PSAP（物理访问控制点）向MAC实体提供单个接口端9、在OSI参考模型的网络层的顶部有多个网间服务访问点（NSAP），为传输层提供接口端。
10、IEEE802委员会现有13个分委员会。
11、IEEE802.1—概述、体系结构和网络互联，以及网络管理和性能测量。
12、IEEE802.2—逻辑链路控制。
这是高层协议与任何一种局域网MAC子层的接口。
13、IEEE802.3—CSMA/CD。
定义CSMA/CD总线网的MAC子层和物理层的规约。
14、IEEE802.4—令牌总线网。
定义令牌传递总线网的MAC子层和物理层的规约。
第4章 无线局域网
序列伪随机码 4.2.3 M序列伪随机码
⊕
a3 a2 a1 a0
输出
M序列发生器的工作状态 序列发生器的工作状态 移位 次数 a3 a2 a1 a0 0 1 0 0 0 1 1 1 0 0 2 1 1 1 0 3 1 1 1 1 4 0 1 1 1 5 1 0 1 1 6 0 1 0 1 7 1 0 1 0 8 1 1 0 1 9 0 1 1 0 10 11 12 13 14 15 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0
PN 序列发生器
在发信端，信息数据经中频数字调制（ 在发信端，信息数据经中频数字调制（2PSK或QPSK等）后变换为带宽为 的中频 或 等 后变换为带宽为B的中频 信号。进入上变频。 序列控制下， 信号。进入上变频。在PN序列控制下，频率合成器的输出本振频率产生跳变， 序列控制下 频率合成器的输出本振频率产生跳变， 使上变频输出载波f 产生跳变。收信的本振频率必须与同步跳动， 使上变频输出载波 C产生跳变 。 收信的本振频率必须与同步跳动 ，才能保证下 变频器的正常工作。收信端PN序列的同步过程将控制这种本振的同步跳动 序列的同步过程将控制这种本振的同步跳动。 变频器的正常工作。收信端 序列的同步过程将控制这种本振的同步跳动。
4.1
扩展频谱技术
扩频是指发送的信息被展扩到一个比信息带宽宽的多的频带上去， 扩频是指发送的信息被展扩到一个比信息带宽宽的多的频带上去，接收 是指发送的信息被展扩到一个比信息带宽宽的多的频带上去 端通过相关的接收，将其恢复到信息带宽的一种技术， 端通过相关的接收，将其恢复到信息带宽的一种技术，这样的系统就称 为扩展频谱系统或扩频系统。 为扩展频谱系统或扩频系统。 扩展频谱通信(Spread Spectrum Communication)简称扩频通信。它是 简称扩频通信。 扩展频谱通信 简称扩频通信 带宽远大于信息本身带宽的一种通信方式 指用来传输信息的射频带宽远大于信息本身带宽的一种通信方式， 指用来传输信息的射频带宽 远大于信息本身带宽的一种通信方式 ， 扩频 通信系统的出现， 通信系统的出现，被誉为是通信技术的一次重大突破 。 理论依据：香农 在信息论的研究中得出了信道容量的公式： 理论依据：香农(Shannon)在信息论的研究中得出了信道容量的公式： 在信息论的研究中得出了信道容量的公式 C=Wlog2(1+P/N) 这个公式指示出：如果信息传输速率C不变 则带宽W和信噪比 不变， 和信噪比P/N是可 这个公式指示出：如果信息传输速率 不变，则带宽 和信噪比 是可 以互换的。 以互换的。
计算机网络_4_有线局域网
对应标准代码 10 Base-5 10 Base -2 10 Base -36 1 Base -5 10 Base -T 10 Base -F
1995
1996 1997 1997 1998 1999 2002
IEEE802.3u
IEEE802.3x IEEE802.3y IEEE802.3y IEEE802.3z IEEE802.3ab IEEE802.3ae
IEEE委员会的802工作组于1983年制订了第一个IEEE的局 域网标准，其编号为802.3。
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802.3标准和以太网
802.3标准与以太网的区别：
802.3标准描述了运行在各种介质上的从 1Mbps-10Mbps的1-坚持型CSMA/CD 系统的整个家族 DIX Ethernet V2标准只针对10Mbps 帧格式中，二者的一个字段也有所不同。
快速以太网标准
全双工交换式以太网标准 全双工交换式快速以太网标准 全双工交换式快速光纤以太网标准 光纤千兆以太网标准 双绞线千兆以太网标准 万兆位光纤以太网标准
100 Base -T
10 Base -TX 100 Base -TX 100 Base -FX 1000 Base -X 1000 Base -T 10 GBe
12
局域网的体系结构
帧类型分类：
单播(unicast)帧：
一对一通信，即收到的帧的MAC地址与本站 的硬件地址相同。 一对所有通信，即发送给所有站点的帧(全1 地址)。 一对多通信，即发送给一部分站点的帧。
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广播(broadcast)帧：
多播(multicast)帧：
《计算机通信网 》第4章 介质访问控制层汇总
同时发送会产生冲突
需要某种信道访问机制——介质访问子层研究的问题
★
2
1 背景
典型的广播信道网络
卫星网络 无线广域网（GSM、GPRS、WCDMA等） 无线局域网WLAN（802.11） 有线局域网
共享式以太网，令牌环网
光纤网络
广播信道网络面临和需要解决的问题
如何识别不同的站点 站点何时如何使用信道——信道访问与分配问题
所有数据帧长度相同(L bits)，信道速率为R(bits/s)
每个数据帧持续时间为T=L/R，（帧时）
信道帧速率为C=1/T = R/L
三个重要分析参数： C：信道帧速率，单位时间内最大传输帧数 g：信道负载，单位时间内所有站点传输帧总数 s: 有效传输，单位时间内成功传输帧总数
成功帧数s
总帧数g
9
3 共享信道动态访问技术
3.4 波分多路访问
站点配置 工作方式
3.5 蜂窝网络
随机竞争 按需分配
10
3.1 典型的随机竞争访问协议★
纯ALOHA协议
各站想发就发，碰撞随时可能发生
时槽ALOHA协议
规定统一发送时刻，碰撞时帧完全重叠
CSMA协议
发前侦听信道，忙则随机后退 有三种策略：0坚持、1坚持和P坚持
CSMA/CD
发前侦听信道，发送时同时检测信道 检测到冲突立即停发，释放信道
CSMA/CA：WLAN的MAC协议
发前不听不看， 冲突严重
虽发前侦听信道， 但冲突一旦发生不 能立即停下，资源 浪费
冲突立即释放信道， 提高信道利用率
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性能分析模型
假设有N个站点，每个站点随时都有数据帧可发。为分析方 便，假定：
在一个信道上，实现多个站点间通信，一对多的通信 TDMA，时分多路访问，TDM的联网通信方式 FDMA，频分多路访问，FDM的联网通信方式 CDMA，码分多路访问 WDMA，波分多路访问 CSMA，载波侦听多路访问
计算机网络第4章局域网技术
4.4.2 以太网工作原理 1. 以太网的网络体系结构
32
以太网结构中，数据链路层被分割为两个子层，即介质访问 控制子层（MAC）和逻辑链路控制子层（LLC）。这是因 为在传统的数据链路控制中缺少对包含多个源地址和多个目 的地址的链路进行访问管理所需的逻辑控制，因此在LLC 不变的情况下，只需改变MAC便能够适应不同的介质和访 问方法，LLC与介质相对无关。
➢目前最流行的局域网—以太网（Ethernet）使用的就是 CSMA/CD介质访问控制方式，而FDDI网则使用令牌环介质 访问控制方式。
21
4.3 局域网介质访问控制方法
采用CSMA／CD介质访问控制方法的总线型局域网中， 每一个结点利用总线发送数据时，首先要侦听总线的忙、闲 状态。如果总线上已经有数据信号传输，则为总线忙；如果 总线上没有数据传输，则为总线空闲。如果一个结点准备好 发送的数据帧，并且此时总线空闲，它就可以启动发送。同 时也存在着这种可能，那就是在几乎相同的时刻，有两个或 两个以上结点发送了数据，那么就会产生冲突，因此结点在 发送数据的同时应该进行冲突检测。采用CSMA／CD介质 访问控制方法的总线型局域网的工作过程如图所示。
1
本章要点
✓局域网的概念 ✓局域网的拓扑结构 ✓IEEE 802局域网标准 ✓以太网技术 ✓局域网介质访问控制方法 ✓交换式局域网 ✓虚拟局域网VLAN
2
4.1.1 局域网的定义和特点 1．早期局域网的主要特点 （1）局域网是一种通信网络； （2）连入局域网的数据通信设备种类多样，包括
计算机、终端和各种外部设备； （3）局域网覆盖地理范围较小，例如一个教室、
总线 (a)共享介质局域网
交换机
（b)交换机局域网 12
4.1 局域网的基本概念
计算机网络第4章练习及答案点评
一、单选题题目1局域网的分类，按网络的拓扑结构划分，可分为星型、（）和环型局域网。
选择一项：A. 网格型B. 总线型C. 网状型D. 树型题目分析：按网络的拓扑结构划分,局域网可分为星型、总线型和环型局域网。
目前常用的是星型和总线型局域网。
正确答案是：总线型题目2组建局域网的硬件设备主要有 ( )、中继器、集线器和以太网交换机等。
选择一项：A. 调制解调器B. 网络适配器C. 无线路由器D. 读卡器组建局域网的硬件设备主要有网络适配器(NIC)、中继器(REPEATER)、集线器(Hub)、以太网交换机(Ethernet Switch)等。
正确答案是：网络适配器题目3网络适配器又称（），是计算机间进行网络互联的重要设备。
选择一项：A. 总线B. 显卡C. 集线器D. 网卡题目分析：网络适配器又称网卡或网络接口卡，是计算机间进行网络互联的重要设备。
网络适配器插在计算机主板的扩展插槽中，是计算机与网络间联接的电气接口，即它一边通过计算机主板的扩展插槽与计算机主板相连，另一边通过其上的电气接口与传输介质相联。
正确答案是：网卡题目4集线器工作于OSI模型的（），其主要功能是对信号进行放大和整形。
选择一项：A. 物理层B. 网络层C. 传输层D. 数据链路层题目分析：集线器工作于OSI模型的物理层，其主要功能是对信号进行放大和整形。
集线器不具有寻址功能，所以它并不记忆每个端口的所连接网卡的MAC地址。
正确答案是：物理层题目5交换机工作于OSI模型的（）。
交换机除了拥有集线器的所有功能外，还具有物理编址、网络拓扑结构、错误校验、帧序列以及流量控制等功能。
选择一项：A. 物理层B. 网络层C. 传输层D. 数据链路层题目分析：交换机工作于OSI模型的数据链路层，可以将其看作是一个智能的集线器。
交换机除了拥有集线器的所有功能外，还具有物理编址、网络拓扑结构、错误校验、帧序列以及流量控制等功能。
正确答案是：数据链路层题目6题干（）是指控制多个节点利用公共传输介质发送和接收数据的方法，是局域网最重要的一项基本技术。
计算机网络第二次作业答案全(第四第五章)
作业2姓名：符诗诗学号：班级：计科三班CH4 数据链路层1．填空题1) 允许发送站发送多个帧而不需要马上应答，这就是__滑动窗口协议__。
滑动窗口协议需要一个____发送__窗口和一个___接收__窗口。
2)HDLC有三种不同类型的帧，分别称为__信息帧__、___监控帧__、___无编号帧__。
3)起止式异步通信规程将每个字符看成是一个独立的信息单元，字符中各个比特用固定的时钟频率传输，字符间的间隔是任意的。
每个字符由四个部分组成__起始位__、___数据位__、__奇偶校验位__、___停止位__。
4）常用的两种流量控制方法是___停等协议__、____滑动窗口协议________。
5）在实际的通信中，通常双方都有数据要发送给对方可以在数据段增加一个字段，专门用来携带给对方的应答信息，称为__捎带应答__。
6）HDLC的帧结构，它由__帧起始和停止标志____、__地址____、___控制___、___数据___和__CRC 校验____字段组成。
7) Internet的两个数据链路层协议是__SLIP_或____PPP__协议2．单项选择题（选出一个正确的答案，并将其号码填在题干的括号内。
）1) 在数据链路层传送的协议数据单元为（3 ）（1）比特（2）报文分组（3）帧（4）报文2) 滑动窗口协议中，接收窗口保存的是（ 2 ）（1）可发送的帧序号（2）可接收的帧序号（3）不可发送的帧序号（4）不可接收的帧序号3) 在滑动窗口协议中，若窗口的大小为N位，则发送窗口的最大值为（ 4 ）（1）N （2） 2N（3）2N-1 （4）2N-13．判断正误：1) 同步传输时字符间不需要间隔(√)2) HDLC是面向字节的异步通信协议。
（╳）4．在面向比特同步协议（HDLC）的帧数据段中，为了实现数据的透明传输，采用“0”比特插入技术。
假定在数据流中包含：5F16、9E 16、71 16、7F 16、E1 16，请给出其原始比特序列和“0”比特插入后的比特序列。
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• 纯ALOHA “不按时间片-- 不监听--随机重发”
A
B
C
D
A B C D
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time
5
与阴影帧
的头部冲
突
t
与阴影帧 的尾部冲 突
t0
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t0+t
t0+2t
t0+3t
冲突危险区
time 访问方式：“发送—冲突—再发送”
6
性能 信道效率：所有发送帧中有多少可避开碰撞而正确到达。 帧时：发送一个标准长度帧所需的时间。
假设：1)有无限多个用户按泊松分布产生新帧。 2)每帧时内产生K次传输(包括新帧和重传帧)的概率 也服从泊松分布。
此时，吞吐率S： 单位时间内系统能成功发送的新数据帧的平均值
S = Ge-2G
G：发出总帧数
Smax = 0.5e-2*0.5 = 1/(2e) 0.184
能够期待的信道利用率最多为18%
空闲期：所有站都处于静止时(无帧发送)。 竞争周期：检测到帧冲突的最短时间。
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设A到B的传播时延为τ
t0
A
B
t0+τ–
A
B
t0+2τ–
A
B
等2τ长的时间未听到冲突，才能确信抓住了电缆.
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4. 无冲突的协议
假设：有N个站，每个站有唯一的地址，从0～N－1。
• 基本位图法(basic bit-map method)（比特映像介质访问控制协议）
第四章 介质访问控制子层(MAC) 与局域网
本章要点
● 信道分配策略 ● IEEE802标准与局域网 ● 局域网互连与网桥
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4.1 信道分配策略（介质访问控制）
1. 概述
介质(媒体)访问 将传输媒体的带宽有效地分配
控制协议：
给网上各站点用户的方法。
• 信道分配策略（访问控制技术）
A BCD
同步（静态分配）
为每个连接分配一个专 用规定的传输容量。
FDM,TDM
异步（动态分配）
动态分配每个连接的 传输量，或多或少地 响应即时需要。
异步TDM
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•访问控制方式
分布方式 由各站共同完成媒体 访问控制功能，动态 地确定站的发送顺序。
相反
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集中方式
A BCD
指定某个控制器拥有控 制网络访问的权利。
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• 分槽ALOHA（时分ALOHA）
各用户节点只能在下一时间片起始时刻开始发送信息。
关键：所有用户必须同步。
时间片长度≥1帧时
A
time
B
C
D
性能
∴S = Ge-G
Smax = 1/e 0.368
2020/5/8 能够期待的信道利用率最多为36%
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分槽ALOHA的Smax是纯ALOHASmax的两倍
01 23 4567 01 2345 67
• P－坚持CSMA
适用：分时间槽的信道
(1) if媒体空闲，then以概率P传输，
以概率(1-P)把此次传输推迟一个时间槽。
(2) if媒体忙，then坚持监听等待一个时间槽，转(1)。
(3) if传输被延迟了一个时间槽，then转(1)。
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入口
P－坚持CSMA流程
发送帧
用户就绪?
影响协议性能的因素：帧长度和传播延迟
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• 1-坚持CSMA
冲突性大
(1) if媒体空闲，then传输；else转(2)。 (2) if媒体忙，then一直监听直到空闲马上传输。 (3) if发生冲突，then等待一个随机长时间。
• 非坚持CSMA
容量可能被浪费
(1) if媒体空闲，then传输；else转(2)。 (2) if媒体忙，then不再监听信道，等待一个随机时间再 监听。
每个竞争周期恰好由N个时槽构成。
01234567
01234567
01234567
11
1 137 1
1
15
1
2
8 竞争槽
传输帧
8 竞争槽 传输帧
8 竞争槽
time
预约协议：在实际传输前先广播传输需求(先预约，后传 输)。
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假设数据帧由d个时间单位组成。 低负载情况下
轻负载时，大 序号站点优先
小序号站点按平均计算要等待N/2+N＝1.5N槽；
大序号站点一般只需等约N/2个位槽；
所有站的平均等待时间 = (1.5N + 0.5N)/2 = N个位槽 ∴效率U＝d/(N+d)
重负载情况下 N位竞争分配给N帧数据，每帧的额外开销仅一位。 ∴效率U ＝d/(d+1)
• 小时间片轮换优先权介质访问控制协议（p.61）－对前法改进
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3. 载波侦听多路访问协议（CSMA）
LAN一个主要特性： 站间传播延迟 < 帧传输时间
A
B
载波侦听协议： 站点监听载波是否存在(即有无传输)并随之采取相 应行动。
协议基本思想：
“讲前先听”
欲传输站点首先听一听媒体上是否有其他站点在传输( 载波监听)； if 媒体忙，then 必须等待；else 传输。
No
No 发送完？
Yes
发送帧
No 碰撞？ Yes
发送成功
发送Jam
延迟随机时间
No Yes
N≥16?
发送失败 碰撞次数N++
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CSMA/CD的流程图 15
竞争周期
t0
t1
Frame
Frame
Frame
Frame
传输周期
传输周期
传输周期 空闲周期 传输周期
CSMA/CD的三种状态：竞争、传输、空闲
传输站点按如下规则：监听信道
(1) if媒体空闲，then传输；else (2) (2) if媒体忙，then一直监听直到信道空闲，马上传输； (3) if检测到冲突，then立即停止传输；
等待一个随机时间，转(1)
发前先侦听，空闲即发送， 边发边检测，冲突时退避。
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发送帧
Yes 媒体忙？
能提供优先权等其他功能 每个站的逻辑相对简单 避免协调问题
单点故障会影响全网 易形成瓶颈 降低效率 增加传播延迟
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2. ALOHA协议
竞争系统：
多个用户以某 种可能导致冲 突的方式共享 公用信道的系 统。
用户节点通过一个公用频带采用随机方式与中心节点相连； 中心节点则用另一专用频带采用广播方式向用户节点传播信 息；
N
Y
信道忙?(2) Y等 Nhomakorabea下一 个时间槽
(1) N
概率P
概率1-P 等待一个时间槽
Y
成功?
N
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等待一段随机时间
信道忙?
Y
(3) N
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浪费容量。一旦有两个帧发生冲突，这两个帧已 2020/5/8 受损，要重发。帧越长，浪费的容量越大。 13
•带冲突检测的（CSMA /CD）
“讲前先听”,“边讲边听”