局域网的基本原理

信息系刘晋州网络概论第一页，共二十二页。第五章局域网原理5．1以太网的基本原理

5．1．1共享信道的访问控制

多点访问(multipleaccess)：受控访问：每一时刻网上只有一个站点发送信息；集中式控制（多点轮询polling)，分散式控制。随机访问：网上各站都可以根据自己的意愿随机地访问信道，两个或两个以上站点同时发送信息会产生冲突。以太网的随机访问技术：带冲突检测的载波监听多点访问CSMA/CD(CarrierSenseMultipleAccess/CollisionDetection)CSMA/CD随机访问技术的发展：ALOHA→CSMA（增加载波监听）→CSMA/CD（增加冲突检测）第二页，共二十二页。5．1．2随机访问技术先驱ALOHA只要一个站点想发送信息就发送：发完听一段时间。如果在信息最大的往返传播时间内收到了确认，发送成功；否则重发。目的地址相符的站接收帧，差错校验。若正确发回确认；否则不发确认。若有其他站同时发送，数据重叠，称为冲突（collision），不会有确认。冲突的各站等待一段随机时间重发。如再冲突，则再等待重发。若重发多次仍然收不到确认，放弃发送。第三页，共二十二页。第四页，共二十二页。5．1．3以太网介质访问控制方式CSMA/CD1．CSMA（1）CSMA工作原理由ALOHA演变而来，增加了发前监听的功能。CSMA有3种算法：非坚持（nonpersistent）1坚持（1-persistent）p坚持（p-persistent）第五页，共二十二页。（2）传播延时对CSMA的影响发前监听减少了发送冲突，但由于存在传播延时（propagationdelay），若两/多个站发送间隔为０～τ，后发送站还检测不到前面发出的数据，也开始发送，CSMA算法仍然会产生冲突。第六页，共二十二页。2．CSMA/CD（1）冲突检测对CSMA的进一步完善,增加了冲突检测的功能。冲突检测策略：边发送边检测冲突，若在传输中测得冲突，停止发送，并发出一个32比特的阻塞（jam）信号；采用回退算法，等待随机时间重试。检测到冲突后停止发送，减少冲突引起的信道浪费。（1500字节以太网帧用100Mbp/s发送，需120μs。）第七页，共二十二页。CSMA/CD流程图第八页，共二十二页。（2）CSMA/CD冲突时信道占用时间最小：2τ+Tj，最大：3τ+Tj。第九页，共二十二页。（3）截断二进制指数回退算法(TruncatedBinaryExponentialBackoff）

T＝2τ×(2i–1)，取0~T随机值；重试次数：i>10截断,上限16；

2τ取512位时(52.4ms)。（4）与时槽相关的一些概念以太网帧数据字段加填充字段最小46个字节；冲突碎片小于512位；

第十页，共二十二页。5．1．4冲突域第十一页，共二十二页。第十二页，共二十二页。5．2交换式以太网5．2．1集线器第十三页，共二十二页。5．2．2混合L1和L2的交换机5．2．3快速LAN以10为增长因子，可以采取以下做法：让最小包长扩大10倍。让最大合法距离缩小10倍。混合使用前两种方法。不关心冲突检测—不去关心冲突所丢失的包，把这个问题留给更高的层来处理。让交换机进行存储—转发，从而避免冲突的发生。第十四页，共二十二页。在802.3委员会为100Mb/s以太网所制定的标准中，最大的合法距离被缩小了10倍。在吉比特以太网标准中，为了提高10倍的速度，委员会把最小包长扩大为512个字节。也就是说，一个大小为64个字节的包需要附加上448个字节的载波扩展（carrierextension）才能发送。注意，这种做法和要求最小包长为512个字节，然后少于512字节的包被填充至512个字节大小的做法不同第十五页，共二十二页。在吉比特标准中，一个原来为64字节，然后被扩展的包在MAC层以上的层看来依然是64字节的包。当网桥把这个包发到非吉比特的局域网上去时，这个包的大小仍然为64个字节。如果有多个小的包需要传输，它们可以被合并在一起依次传输，但是第一个包需要被扩展到512个字节，以免产生重复包。

第十六页，共二十二页。5．3令牌环网络第十七页，共二十二页。第十八页，共二十二页。第十九页，共二十二页。第二十页，共二十二页。5．4AppleTalk简介5．5小结第二十一页，共二十二页。内容梗概信息系刘晋州。随机访问：网上各站都可以根据自己的意愿随机地访问信道，两个或两个以上站点同时发送信息会产生冲突。5．1．2随机访问技术先驱ALOHA。若有其他站同时发送，数据重叠，称为冲突（collision），不会有确认。5．1．3以太网介质访问控制方式CSMA/CD。1坚持（1-persistent）。2．CSMA/CD。对CSMA的进一步完善,增加了冲突检测的功能。检测到冲突后停止发送，减少冲突引起的信道浪费。（1500字节以太网帧用100Mbp/s发送，需120μs。2τ取512位时(52.4ms)。5．1．4冲突域。5．2．1集线器。5．2．2混合L1和L2的交换机