第四章 局域网

时都会使信号衰减变形，而在环型拓扑中，转发器会 产生一个新的信号，弥补了信号衰减和变形的影响。
10
第二节 局域网参考模型
三、IEEE802标准介绍 IEEE802给出了一个协议参考模型和实现模型。
11
12
第二节 局域网参考模型
IEEE802各子标准（P131 表4.2） 四、逻辑链路控制LLC子层 1、 功能： ① 实现流量控制，差错控制； ② 支持多点访问，且和MAC层一道来规范对链路的访问； ③ 为上层用户提供SAP（服务访问点） 2、 服务内容： ① 无确认无连接服务 是一种数据报式的服务，可用来发送或接收LLC协议数据单元
3
第二节 局域网参考模型
4
第二节 局域网参考模型
把数据链路层细分为这两层是基于以下考虑： 1)对共享媒体的访问控制逻辑并没有在传统的第二层 即数据链路层定义； 2) 对于同一个LLC，应当提供几种不同的MAC选择。
1. 物理层的功能 ① 信号的编码/解码； ② 前导的生成/去除（该前导用于同步）； ③ 比特的传输/接收； ④ 对传输媒体和拓扑结构的说明。
1. IEEE 802.3 10Mb/s物理层媒体选项（P160 表4.6） 2. IEEE 802.3帧格式（P158 图4.22）
16
第二节 局域网参考模型
2、 MAC帧通用格式
MAC控制字段：包括所有实现媒体访问控制所必须 的协议控制信息，比如优先级等。
目的MAC地址 源MAC地址 LLC：来自于LLC层的数据。 CRC：循环校验字段，用于差错控制。
17
第三节 CSMA/CD和IEEE802.3标准
一、 载波监听多路访问CSMA CSMA/CD是在CSMA、ALOHA技术基础上发展起来的。它们
9
第二节 局域网参考模型
物理媒体的选择与拓扑结构、网络负载、可靠性以及 覆盖范围等很多因素有关。
① 光纤>宽带同轴电缆>基带同轴电缆和屏蔽双绞线>非 屏蔽双绞线 （性能、可靠性及传输速率）
② 物理媒体与网络拓扑的对应（P123 表4.1） ？物理媒体用在环型拓扑中比用在总线/树型拓扑中性能
要高。 在总线/树型拓扑中，站点与媒体的连接点在信号通过
相应的标准，该标准叫做分布式队列双总线DQDB。 二、局域网的特点： 1. 覆盖范围小； 2. 通常由某个组织单独拥有； 3. 传输速率高而误码率低。
2
第二节 局域网参考模型
一、局域网体系结构 IEEE802委员会在IEEE802.1标准中定义了局域网的
参考模型，由下而上的层次分别为：物理层、媒体访 问控制子层MAC、逻辑链路控制子层LLC。其与OSI 参考模型的对应关系为：
23
第三节 CSMA/CD和IEEE802.3标准
特点： 1） 仅当多个站点在很短一段时间（传播延迟时间）内 同时开始传输才会发生冲突； 2） 若一个站点发出的帧的头部在传播到离它最远的站 点的过程中没有遇到冲突，该帧以后也不会遇到 冲突，因为这时所有其它站点都知道信道已经被 占用； 3）CSMA技术的最大信道利用率要远远好于ALOHA 或分槽ALOHA。其最大利用率由帧的平均长度和 传播时间决定，帧越长或传播时间越短，利用率 越高。
（PDU）。不需流量控制和差错控制。支持单点、多点、广播 传送方式。 其逻辑相当简单而且非常实用。
13
第二节 局域网参考模型
② 面向连接的服务 提供建立、使用、复位以及终止数据链路层连接的手
段，提供流量控制、差错控制机制，该服务仅支持单 点传送。 可用于一些相当简单的设备中，如终端控制器。 ③ 有确认无连接服务 提供了对数据报的确认机制，同时在进行数据传输前 无需建立逻辑连接。 常用于非常重要且紧急信息处理的设备。
7
第二节 局域网参考模型
2、 环型 ？转发器工作的方式？ 它是一种较简单的设备，能够从一条线路上一个比特
一个比特地接收数据，同时不经过任何缓冲，以同样 的速率把数据传送到其它线路上。 ？环上的数据帧由谁消除？ 源站点 3、 星型 ？中心节点的两种工作方式？ 1) 广播方式：物理上是星型，逻辑上仍是总线型 2) 帧交换方式：
增加CD功能后，被浪费的带宽减少为检测冲突所花费的时间。 对于基带系统，用于检测一个冲突的时间为从信道的一端到另
一端的传播延迟的两倍。 重要原则：帧必须足够长，以使冲突能在帧传输完毕前被检测
到。
29
第三节 CSMA/CD和IEEE802.3标准
三、 二进制指数退避算法 IEEE802标准和以太网采用二进制指数退避的1坚持方式。 1. 算法： 当冲突发生后，时间被分割成离散的时槽。时槽长度等于在传
14
第二节 局域网参考模型
五、媒体访问控制MAC子层 1、 媒体访问控制策略 ① 哪里控制：
1） 集中式： 一个控制器被选取出来，只有它可以授权访问网络。
当一个节点要传输时，它必须首先得到该控制器的允 许。 2） 分布式： 所有站点共同使用相应的媒体访问控制机制来决定站 点传输的顺序。
15
第二节 局域网参考模型
0<S<1（？） G：为每帧时发送的平均帧数（新帧和重发帧）。 G≥S 有 ：S=G·e-2G
19
第三节 CSMA/CD和IEEE802.3标准
由微分知识可知，G=0.5时，Smax=1/2e≈0.18，即信道 的利用率最多只有大约18%。
③ 分槽ALOHA 协议原则：信道上的时间被分成离散的时间间隔即时
缺点：基于P的取值（ NP<1 N：N个站点有帧要传输）
P太小，让试图传输的站点等待的时间太长
P太大，冲突的可能性增大
26
第三节 CSMA/CD和IEEE802.3标准
二、载波监听多路访问/冲突检测CSMA/CD（边说边听） CSMA是先听再说，主要缺点是：在延迟时间内，没
有检测冲突的功能，一旦遇到冲突，浪费的时间较长； 而CSMA/CD是边说边听，在发送帧的同时检测冲突， 一旦遇到冲突，两个站点都停止传输，因此浪费的时 间相对较少。 如图：
25
第三节 CSMA/CD和IEEE802.3标准
③ P坚持CSMA
算法：
1）若媒体空闲以概率P传输，以概率（1-P）延迟一 个时间单位。该时间单位通常等于最大传播延迟的
两倍。
2）若媒体忙则继续监听，直到信道空闲，然后重复 第1）步。
3） 若传输延迟了一个时间单位，则重复第1）步。
优点：是非坚持和1坚持算法的折衰
都属于随机访问或竞争技术。 每个站点的信息传输是不可预期的，即它是随机访问的；每个
站点都为拥有对传输媒体的访问权而竞争，因此它又是竞争的。 1. ALOHA ALOHA最早是为分组无线网设计的，但其基本思想完全可用于
任何共享的传输媒体。 ① ALOHA协议原则 只要一个站点想要传输信息帧，它就把信息帧传输出去。然后
二、拓扑结构 1、 总线/树型拓扑 ？发送方和接收方分别以什么样的方式收发数据？ 发送方在发送的数据帧的帧头中加入了目的地的地址，
当此帧沿着总线广播时，所有连接在该总线上的站点 都能收到该帧，当有站点检查到帧头中目的地址与自 己相同时，就会在帧经过时把数据拷贝下来，而其它 站点则忽略它。 ？共享媒体上的数据由谁消除？ 两端的端接器
② 如何控制：即如何控制对共享媒体的访问。 1） 同步：
整个信道带宽被分割成许多部分，每一部分被分配给 某一个站点。如频分多路和时分多路技术。多用于 WAN。 2） 异步
动态分配信道，以便更好地响应站点的即时请求。可 进一步分为：时间片轮转、预约和竞争。
多用于MAN和LAN中，且总体而言，时间片轮转和 竞争机制是最广泛使用的。（P137 表4.3）
第四章 局域网
第一节 局域网概述 第二节 局域网参考模型 第三节 CSMA/CD和IEEE802.3标准 第四节 令牌环访问控制和IEEE80 Nhomakorabea.5标准
1
第一节 局域网概述
一、定义 1. 局域网：通常是指通过通信线路，把较小地理区域范
围内的各种数据通信设备连接在一起。 2. 城域网：实际上不过是一个更大范围的局域网系统。 把城域网划分出来的一个最主要原因是为其制定一个
槽T，其大小相当于帧的传输时间。所有站点的时钟 保持同步，站点只有在时槽开始时才能传输数据。
20
第三节 CSMA/CD和IEEE802.3标准
这样，只有那些都在同一个时槽开始进行传输的帧才 有可能冲突。
21
第三节 CSMA/CD和IEEE802.3标准
分槽ALOHA协议的效率 S=G·e-G
由利用微率分最知多识只可有知大，约G=317时%，。Smax=1/e≈0.368，即信道的 22
第三节 CSMA/CD和IEEE802.3标准
问题： 1） 纯ALOHA，分槽ALOHA在发帧时均未考虑其它站是否在 发帧； 2） 局域网中传播时间远远小于帧的传输时间，因此，只要有 站在发送，其它站是可以预先知道的，可以减少冲突。
24
第三节 CSMA/CD和IEEE802.3标准
监听到媒体忙时的处理策略： ① 非坚持CSMA 算法：
1） 若媒体空闲就传输；否则转到第2）步。 2） 若媒体忙，等待一段随机的重传延迟时间，重复第1）步。 优点：减少冲突发生的可能性。 缺点：媒体利用率低。 ② 1坚持CSMA 算法： 1）若媒体空闲就传输；否则转到第2）步。 2）若媒体忙则继续监听，直到检测到信道空闲，然后立即传输。 3） 如果有冲突，则等待一段随机的时间后重复第1）步。 优点：媒体利用率提高 缺点；冲突增加
输媒体上来回传输的时间。 第一次冲突产生后，每个站点等待0或1个时槽后重新发送。 若发生了第二次冲突，它们会从0、1、2、3中随机挑选一个数
作为等待的时槽数。 若又产生第三次冲突，它们将从0～23-1中随机挑选一个等待的
时槽数。 一般而言，n次冲突后，等待的时槽数从0～2n-1中随机选出。但