使用广播信道的以太网
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在发生碰撞时，总线上传输的信号产生了严重的 失真，无法从中恢复出有用的信息来。
每一个正在发送数据的站，一旦发现总线上出现 了碰撞，就要立即停止发送，免得继续浪费网络 资源，然后等待一段随机时间后再次发送。
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CSMA/CD 协议
在有了“载波监听”的信道上为什么还会发生 “碰撞”呢？这是由于电磁波在总线上的有限传 播速率的影响。
总线的特点
当一台计算机发送数据时，总线上的所有计算机都能 检测到这个数据。这种通信方式是广播通信。
仅当数据帧中的目的地址与计算机的地址一致时，该 计算机才能接收这个数据帧。计算机对不是发送给自 己的数据帧，则一律不接收。
具有广播特性的总线上实现了一对一的通信。
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CSMA/CD 协议
CSMA/CD 表示 载波监听多点接入/碰撞检测。
点数目均有限。 局域网具有的主要优点： （1）能方便地共享信道、共享外部设备、主机
以及软件、数据。从一个站点可访问全网。 （2）便于系统的扩展和逐渐地演变，各设备的
位置可灵活调整和改变。 （3）提高了系统的可靠性、可用性和残存性。
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4
3.3 使用广播信道的数据链路层 3.3.1 局域网的数据链路层
经过时间 2 （两倍的端到端往返时延）就可
知道发送的数据帧是否遭受了碰撞。
以太网的端到端往返时延 2 称为争用期，或
碰撞窗口。 经过争用期这段时间还没有检测到碰撞，才
能肯定这次发送不会发生碰撞。
局域网最主要的特点： 网络为一个单位所拥有，且地理范围和站
点数目均有限。 局域网的技术要素： （1）网络拓扑结构 （2）介质访问控制方法
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局域网的拓扑结构
集线器
总线网
匹配电阻
共享媒体 星形网
干线耦合器
环形网
树形网
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共享媒体技术
静态划分信道 频分复用、时分复用、波分复用和码分复用
动态媒体接入控制（多点接入） 随机接入 随机接入的特点是所有的用户 可随机地发送信息。如以太网的CSMA/CD。 受控接入 受控接入的特点是用户不能随 机地发送信息而必须服从一定的控制。如令 牌环网的Token Ring。
t = 2
t= 0
A 检测到 信道空闲
A
发送数据
A
B 检测到发生碰撞
A
t = 2 A 检测到 发生碰撞
A
STOP A
STOP
B B 发送数据
t= t=
单程端到端
传播时延记为
B
t= B B 检测到信道空闲
发送数据 t=/2 B 发生碰撞 t= B B 检测到发生碰撞 停止发送
B
CSMA/CD 协议
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第 3 章 数据链路层
课前提问 1. 局域网有那些特点？哪些种拓扑结构？ 2. 共享信道有哪两种介质访问控制技术？ 3. 试解释CSMA/CD协议？ 4. 以太网的争用期是多少？ 5. 扩展局域网需要哪些设备？
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3.3 使用广播信道的数据链路层 3.3.1 局域网的数据链路层
局域网最主要的特点： 网络为一个单位所拥有，且地理范围和站
强化碰撞 当发送数据的站一旦发现发生了碰撞时：立 即停止发送数据；再继续发送若干比特的人 为干扰信号，以便让所有用户都知道现在已 经发生了碰撞。
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CSMA/CD 协议
强化碰撞 A
A 发送数据
TB A 检测 到冲突
TJ t
B 发送数据
开始冲突
B
信 道 占 用 时 间
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使用CSMA/CD的以太网
当某个站监听到总线是空闲时，也可能总线并非真正 是空闲的。
A向B发出的信息要经过一定的时间后才能传送到B。
B若在A发送的信息到达B之前发送自己的帧(因为这时 B的载波监听检测不到A所发送的信息)，则必然要在 某个时间和A发送的帧发生碰撞。
碰撞的结果是两个帧都变得无用。
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CSMA/CD 协议
当几个站同时在总线上发送数据时，总线上 的信号电压摆动值将会增大（互相叠加）。
当一个站检测到的信号电压摆动值超过一定 的门限值时，就认为总线上至少有两个站同 时在发送数据，表明产生了碰撞。
所谓“碰撞”就是发生了冲突。因此“碰撞 检测”也称为“冲突检测”。
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CSMA/CD 协议
“碰撞检测”就是计算机边发送数据边检测信道上 是否有“碰撞”发生。
重要特征 使用 CSMA/CD 协议的以太网不能进行全 双工通信而只能进行双向交替通信（半双工 通信）。 每个站在发送数据之后的一小段时间内，存 在着遭遇碰撞的可能性。 这种发送的不确定性使整个以太网的平均通 信量远小于以太网的最高数据率。
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以太网的争用期
争用期
最先发送数据帧的站，在发送数据帧后至多
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总线拓扑的以太网
最初的以太网是将许多计算机都连接到一根总线 上。当初认为这样的连接方法既简单又可靠，因 为总线上没有有源器件。
匹配电阻（用来吸收来自百度文库线上传播的信号）
匹配电阻
只有 D 接受 B 发送的数据
A 不接受
B
B向 D 发送数据
C 不接受
D 接受
E 不接受
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总线拓扑的以太网
最初的以太网是将许多计算机都连接到一根总线 上。当初认为这样的连接方法既简单又可靠，因 为总线上没有有源器件。
在有了“载波监听”的信道上为什么还会发生 “碰撞”呢？这是由于电磁波在总线上的有限传 播速率的影响。
A
t=0
1 km
碰撞
t A 检测到发生碰撞
t = 2
B 检测到发生碰撞
传播时延对载波监听的影响
B
B 发送数据
t= t=
单程端到端
传播时延记为
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t=0 A
1 km
t A 检测到发生碰撞
碰撞
“多点接入”表示许多计算机以多点接入的方 式连接在一根总线上。
“载波监听”是指每一个站在发送数据之前先 要检测一下总线上是否有其他计算机在发送 数据，如果有，则暂时不要发送数据，以免 发生碰撞。
“碰撞检测”就是计算机边发送数据边检测信 道上是否有“碰撞”发生。
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CSMA/CD 协议
实际上“碰撞检测”就是计算机边发送数据边检 测信道上信号的电压值的变化。
计算机网络（第 5 版）
第 3 章 数据链路层
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第 3 章 数据链路层
3.3 使用广播信道的数据链路层 3.3.1 局域网的数据链路层 3.3.2 CSMA/CD 协议
3.4 使用广播信道的以太网 3.4.1 使用集线器的星形拓扑 3.4.2 以太网的信道利用率 3.4.3 以太网的 MAC 层
每一个正在发送数据的站，一旦发现总线上出现 了碰撞，就要立即停止发送，免得继续浪费网络 资源，然后等待一段随机时间后再次发送。
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CSMA/CD 协议
在有了“载波监听”的信道上为什么还会发生 “碰撞”呢？这是由于电磁波在总线上的有限传 播速率的影响。
总线的特点
当一台计算机发送数据时，总线上的所有计算机都能 检测到这个数据。这种通信方式是广播通信。
仅当数据帧中的目的地址与计算机的地址一致时，该 计算机才能接收这个数据帧。计算机对不是发送给自 己的数据帧，则一律不接收。
具有广播特性的总线上实现了一对一的通信。
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CSMA/CD 协议
CSMA/CD 表示 载波监听多点接入/碰撞检测。
点数目均有限。 局域网具有的主要优点： （1）能方便地共享信道、共享外部设备、主机
以及软件、数据。从一个站点可访问全网。 （2）便于系统的扩展和逐渐地演变，各设备的
位置可灵活调整和改变。 （3）提高了系统的可靠性、可用性和残存性。
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3.3 使用广播信道的数据链路层 3.3.1 局域网的数据链路层
经过时间 2 （两倍的端到端往返时延）就可
知道发送的数据帧是否遭受了碰撞。
以太网的端到端往返时延 2 称为争用期，或
碰撞窗口。 经过争用期这段时间还没有检测到碰撞，才
能肯定这次发送不会发生碰撞。
局域网最主要的特点： 网络为一个单位所拥有，且地理范围和站
点数目均有限。 局域网的技术要素： （1）网络拓扑结构 （2）介质访问控制方法
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局域网的拓扑结构
集线器
总线网
匹配电阻
共享媒体 星形网
干线耦合器
环形网
树形网
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共享媒体技术
静态划分信道 频分复用、时分复用、波分复用和码分复用
动态媒体接入控制（多点接入） 随机接入 随机接入的特点是所有的用户 可随机地发送信息。如以太网的CSMA/CD。 受控接入 受控接入的特点是用户不能随 机地发送信息而必须服从一定的控制。如令 牌环网的Token Ring。
t = 2
t= 0
A 检测到 信道空闲
A
发送数据
A
B 检测到发生碰撞
A
t = 2 A 检测到 发生碰撞
A
STOP A
STOP
B B 发送数据
t= t=
单程端到端
传播时延记为
B
t= B B 检测到信道空闲
发送数据 t=/2 B 发生碰撞 t= B B 检测到发生碰撞 停止发送
B
CSMA/CD 协议
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第 3 章 数据链路层
课前提问 1. 局域网有那些特点？哪些种拓扑结构？ 2. 共享信道有哪两种介质访问控制技术？ 3. 试解释CSMA/CD协议？ 4. 以太网的争用期是多少？ 5. 扩展局域网需要哪些设备？
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3.3 使用广播信道的数据链路层 3.3.1 局域网的数据链路层
局域网最主要的特点： 网络为一个单位所拥有，且地理范围和站
强化碰撞 当发送数据的站一旦发现发生了碰撞时：立 即停止发送数据；再继续发送若干比特的人 为干扰信号，以便让所有用户都知道现在已 经发生了碰撞。
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CSMA/CD 协议
强化碰撞 A
A 发送数据
TB A 检测 到冲突
TJ t
B 发送数据
开始冲突
B
信 道 占 用 时 间
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使用CSMA/CD的以太网
当某个站监听到总线是空闲时，也可能总线并非真正 是空闲的。
A向B发出的信息要经过一定的时间后才能传送到B。
B若在A发送的信息到达B之前发送自己的帧(因为这时 B的载波监听检测不到A所发送的信息)，则必然要在 某个时间和A发送的帧发生碰撞。
碰撞的结果是两个帧都变得无用。
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CSMA/CD 协议
当几个站同时在总线上发送数据时，总线上 的信号电压摆动值将会增大（互相叠加）。
当一个站检测到的信号电压摆动值超过一定 的门限值时，就认为总线上至少有两个站同 时在发送数据，表明产生了碰撞。
所谓“碰撞”就是发生了冲突。因此“碰撞 检测”也称为“冲突检测”。
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CSMA/CD 协议
“碰撞检测”就是计算机边发送数据边检测信道上 是否有“碰撞”发生。
重要特征 使用 CSMA/CD 协议的以太网不能进行全 双工通信而只能进行双向交替通信（半双工 通信）。 每个站在发送数据之后的一小段时间内，存 在着遭遇碰撞的可能性。 这种发送的不确定性使整个以太网的平均通 信量远小于以太网的最高数据率。
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以太网的争用期
争用期
最先发送数据帧的站，在发送数据帧后至多
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总线拓扑的以太网
最初的以太网是将许多计算机都连接到一根总线 上。当初认为这样的连接方法既简单又可靠，因 为总线上没有有源器件。
匹配电阻（用来吸收来自百度文库线上传播的信号）
匹配电阻
只有 D 接受 B 发送的数据
A 不接受
B
B向 D 发送数据
C 不接受
D 接受
E 不接受
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总线拓扑的以太网
最初的以太网是将许多计算机都连接到一根总线 上。当初认为这样的连接方法既简单又可靠，因 为总线上没有有源器件。
在有了“载波监听”的信道上为什么还会发生 “碰撞”呢？这是由于电磁波在总线上的有限传 播速率的影响。
A
t=0
1 km
碰撞
t A 检测到发生碰撞
t = 2
B 检测到发生碰撞
传播时延对载波监听的影响
B
B 发送数据
t= t=
单程端到端
传播时延记为
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t=0 A
1 km
t A 检测到发生碰撞
碰撞
“多点接入”表示许多计算机以多点接入的方 式连接在一根总线上。
“载波监听”是指每一个站在发送数据之前先 要检测一下总线上是否有其他计算机在发送 数据，如果有，则暂时不要发送数据，以免 发生碰撞。
“碰撞检测”就是计算机边发送数据边检测信 道上是否有“碰撞”发生。
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CSMA/CD 协议
实际上“碰撞检测”就是计算机边发送数据边检 测信道上信号的电压值的变化。
计算机网络（第 5 版）
第 3 章 数据链路层
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1
第 3 章 数据链路层
3.3 使用广播信道的数据链路层 3.3.1 局域网的数据链路层 3.3.2 CSMA/CD 协议
3.4 使用广播信道的以太网 3.4.1 使用集线器的星形拓扑 3.4.2 以太网的信道利用率 3.4.3 以太网的 MAC 层