高级计算机网络课件第5章局域网

高级计算机网络第五章局域网局域网概述

局域网体系结构

以太网

无线局域网4123目录其他种类的高速局域网

55.1局域网概述

局域网最主要的特点是：网络为一个单位所拥有，且地理范围和站点数目均有限。局域网具有如下的一些主要优点：具有广播功能，从一个站点可很方便地访问全网。局域网上的主机可共享连接在局域网上的各种硬件和软件资源。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。提高了系统的可靠性、可用性和残存性。局域网拓扑结构

一、星型拓扑结构任意两个站之间的通信均要通过公共中心，不允许两个站直接通信。二、环型拓扑结构局域网是由一组转发器通过点到点链路连接成封闭的环，数据沿一个方向绕环运行三、总线型拓扑结构所有站通过合适的硬件连接到一条线状传输介质上，任何一个站的发送都在介质上传播并被所有其他站所接受四、树型拓扑结构树形拓扑结构是总线型拓扑结构的一般变化局域网的拓扑匹配电阻集线器干线耦合器总线网星形网树形网环形网5.2局域网体系结构一、局域网参考模型1.物理层2.数据链路层二、局域网标准IEEE802三、介质访问控制方法1.载波监听多点接入/碰撞检测CSMA/CD2.令牌环访问控制（1）截获令牌并且发送数据帧（2）接收与发送数据（3）取消数据帧并且重发令牌3.令牌总线访问控制5.3.2高速以太网5.3.1传统以太网5.3

以太网5.3.1传统以太网两个标准DIXEthernetV2是世界上第一个局域网产品（以太网）的规约。IEEE的802.3标准。DIXEthernetV2标准与IEEE的802.3标准只有很小的差别，因此可以将802.3局域网简称为“以太网”。严格说来，“以太网”应当是指符合DIXEthernetV2标准的局域网数据链路层的两个子层为了使数据链路层能更好地适应多种局域网标准，802委员会就将局域网的数据链路层拆成两个子层：逻辑链路控制LLC(LogicalLinkControl)子层媒体接入控制MAC(MediumAccessControl)子层。与接入到传输媒体有关的内容都放在MAC子层，而LLC子层则与传输媒体无关，不管采用何种协议的局域网对LLC子层来说都是透明的。局域网对LLC子层是透明的局域网网络层物理层站点1网络层物理层逻辑链路控制LLCLLC媒体接入控制MACMAC数据链路层站点2LLC子层看不见下面的局域网以后一般不考虑LLC子层由于TCP/IP体系经常使用的局域网是DIXEthernetV2而不是802.3标准中的几种局域网，因此现在802委员会制定的逻辑链路控制子层LLC（即802.2标准）的作用已经不大了。很多厂商生产的网卡上就仅装有MAC协议而没有LLC协议。802.10可互操作的局域网的安全802.1体系结构网络互连802.2逻辑链路控制LLC802.3CSMD/CDMAC物理层802.4令牌总线MAC物理层802.5令牌环网MAC物理层802.6城域网MAC物理层802.9话音数据综合局域网802.11无线局域网802.7宽带技术802.8光纤技术物理层数据链路层OSI/RMIEEE802IEEE802协议图传统以太网的连接方法传统以太网可使用的传输媒体有四种：铜缆（粗缆或细缆）铜线（双绞线）光缆这样，以太网就有四种不同的物理层。10BASE5粗缆10BASE2细缆10BASE-T双绞线10BASE-F光缆以太网媒体接入控制MAC14标准以太网的编码标准以太网采用曼切斯特编码一个时钟周期传输一个bit，在时钟周期间使用电平翻转来表示bit信息高电平到低电平翻转为“0”，低电平到高电平翻转为“1”时钟频率为10M铜缆或铜线连接到以太网的示意图主机箱主机箱主机箱双绞线集线器BNCT型接头收发器电缆网卡插入式分接头MAUMDI保护外层外导体屏蔽层内导体收发器DB-15连接器BNC连接器插口RJ-45插头以太网的最大作用距离250m750m500m500m500m50m50m50m网段1转发器网段2网段3转发器转发器转发器在任意两个站之间最多可以有三个同轴电缆段；点到点链路的总长度不能超过1000m。例如下图网段1和网段2通过转发器经过750m点到点相连，网段2和网段3通过转发器250m点到点相连，总和是1000m。细缆以太网10BASE2用更便宜的直径为5mm的细同轴电缆(特性阻抗仍为50W)，可代替粗同轴电缆。将媒体连接单元MAU和媒体相关接口MDI都安装在网卡上，取消了外部的AUI电缆。细缆直接用标准BNCT型接头连接到网卡上的BNC连接器的插口。星形网10BASE-T不用电缆而使用无屏蔽双绞线。每个站需要用两对双绞线，分别用于发送和接收。在星形网的中心则增加了一种可靠性非常高的设备，叫做集线器(hub)。集线器使用了大规模集成电路芯片，因此这样的硬件设备的可靠性已大大提高了。以太网在局域网中的统治地位10BASE-T的通信距离稍短，每个站到集线器的距离不超过100m。这种10Mb/s速率的无屏蔽双绞线星形网的出现，既降低了成本，又提高了可靠性。10BASE-T双绞线以太网的出现，是局域网发展史上的一个非常重要的里程碑，它为以太网在局域网中的统治地位奠定了牢固的基础。集线器的一些特点集线器是使用电子器件来模拟实际电缆线的工作，因此整个系统仍然像一个传统的以太网那样运行。使用集线器的以太网在逻辑上仍是一个总线网，各工作站使用的还是CSMA/CD

协议，并共享逻辑上的总线。集线器很像一个多端口的转发器，工作在物理层。具有三个端口的集线器集线器网卡工作站网卡工作站网卡工作站双绞线5.3.2高速以太网100BASE-T以太网吉比特以太网10吉比特以太网312100BASE-T以太网速率达到或超过100Mb/s的以太网称为高速以太网。在双绞线上传送100Mb/s基带信号的星型拓扑以太网，仍使用IEEE802.3的CSMA/CD协议。100BASE-T以太网又称为快速以太网(FastEthernet)。100BASE-T技术规范逻辑链路控制（LLC）802.3介质存取控制（MAC)协调子层物理编码子层（PCS)8B6T编码介质相关接口物理介质连接（模拟功能）物理编码子码层4B5B编码物理编码子层4B5B编码物理介质连接（模拟功能）ANSI物理介质相关子层（PMD)ANSI物理介质相关子层（PMD)物理介质连接（模拟功能）物理层介质独立接口介质独立接口介质独立接口100BASE-TX100BASE-T4100BASE-FX100BASE-T4实现

100BASE-T4使用4对3类的UTP电缆，8针RJ-45连接器。站点发送时，使用三对线1/2,4/5,7/8来发送数据，使用一对线3/6来检测冲突；站点接收数据时，使用三对线3/6,7/8,

4/5接收数据。每个站点与HUB间最大距离不能超过100m。100BASE-T4的编码解码8B/6T8B/6T:每一个8位组映象为6位三元符号组，然后轮流在三个输出线对上发送输出，每个线对上波特率25Mbaud，因为25Mbaud÷6/8=33.333Mbps，所以总传输率100Mbps。8B/6T编码举例8位二进制（B）编码为6位三进制（T）

因为100BASE-T4使用3对线同时发送数据(每一对线数据传送速率33.3Mb/s)，用剩下的一对线作冲突检测的接收信道，由于没有同时使用的发送和接收数据线，因此不能进行全双工操作。100BASE-TX实现

100BASE-TX使用2对5类UTP电缆，用线对1/2(发送),3/6(接收)，电缆制作同10BASE-T，连接器使用8针RJ-45连接器，从站点到集线器或交换机间的距离应小于100m。100BASE-TX的编码解码MIIPCSPMAPMDMDI4B/5B编码每4位作为一组，4位5位：(32种组合)使一组至少有2个“1”,保证信号码元至少发生2次跳变。其中：数据码(16种)增加了：控制码(5种)错误检测(1种)剩余：非法组合4B/5BCodeGroups（第一页，共两页）4B/5B编码(续)控制码：“I”(Idle)=11111,用于流间填充。

“J”和“K”=11000&10001,

该码对表示流开始定界符。“T”和“R”=01101&00111,

该码对表示流结束定界符。4B/5BCodeGroups（第二页，共两页）在PMD子层使用MLT-3传输码

100BASE-TXPMD中使用扰码(使频率分布均匀)、及MLT-3(多电平传输-3)编码:若数据为“1”，则从当前电平到下一电平跳变。例如：11111=>+1,0,-1,0,+1若数据为“0”，则不跳变100BASE-FX实现

100BASE-FX使用2芯

多模或单模光纤，一根光纤用来发送,一根用来接收，可使用ST或SC连接器。100BASE-FX的编码解码MIIPCSPMAPMDMDI快速以太网的自动协商自动协商（AutoNegotiation）：

使连接在一条线路上的两个设备能够告知另一端可能的速率，集线器或网卡将自动调整速率至最高的公共水平，即线路两端可能具有的最高速率。在以太网自协商中，需要根据技术能力的优先级确定最终选择哪个技术能力与对方匹配。按优先权从高到低依次为：

100BASE-TX全双工100BASE-T4100BASE-TX10BASE-T全双工10BASE-T100BASE-T网络拓扑规则集线器与工作站及其之间的最大UTP电缆仍为100m采用半双工100BASE-FX进行MAC到MAC的连接式光纤长度可达400m采用两个中继器时，中继器件的最大电缆长度为5m采用双中继结构时，两工作站之间最大网络电缆长度为205m采用单中继结构时，可连接185m光纤，这种情况下的最大网络线缆长度为285m采用全双工100BASE-FX进行远距离连接时，两台设备之间的连接距离可达2000m100BASE-T以太网的特点可在全双工方式下工作而无冲突发生。因此，不使用CSMA/CD协议。MAC帧格式仍然是802.3标准规定的。保持最短帧长不变，但将一个网段的最大电缆长度减小到100m。帧间时间间隔从原来的9.6s改为现在的0.96s。吉比特以太网允许在1Gb/s下全双工和半双工两种方式工作。使用802.3协议规定的帧格式。在半双工方式下使用CSMA/CD协议（全双工方式不需要使用CSMA/CD协议）。与10BASE-T和100BASE-T技术向后兼容。吉比特以太网的物理层1000BASE-X基于光纤通道的物理层：1000BASE-SXSX表示短波长1000BASE-LXLX表示长波长1000BASE-CXCX表示铜线1000BASE-T使用4对5类线UTP

载波延伸(carrierextension)吉比特以太网在工作在半双工方式时，就必须进行碰撞检测。由于数据率提高了，因此只有减小最大电缆长度或增大帧的最小长度，才能使参数a保持为较小的数值。吉比特以太网仍然保持一个网段的最大长度为100m，但采用了“载波延伸”的办法，使最短帧长仍为64字节（这样可以保持兼容性），同时将争用时间增大为512字节。在短MAC帧后面加上载波延伸凡发送的MAC帧长不足512字节时，就用一些特殊字符填充在帧的后面，使MAC帧的发送长度增大到512字节，但这对有效载荷并无影响。接收端在收到以太网的MAC帧后，要将所填充的特殊字符删除后才向高层交付。目地地址源地址数据长度数据FCSMAC帧的最小值=64字节载波延伸前同步码加上载波延伸使MAC帧长度=争用期长度512字节在以太网上实际传输的帧长分组突发当很多短帧要发送时，第一个短帧要采用上面所说的载波延伸的方法进行填充。随后的一些短帧则可一个接一个地发送，只需留有必要的帧间最小间隔即可。这样就形成可一串分组的突发，直到达到1500字节或稍多一些为止。发送的数据分组#1RRRRRRRR

分组#2

RRRR

分组#3RRR

分组#4争用期512字节将突发计时器设定为1500字节载波延伸载波监听全双工方式当吉比特以太网工作在全双工方式时（即通信双方可同时进行发送和接收数据），不使用载波延伸和分组突发。吉比特以太网的配置举例1Gb/s链路吉比特交换集线器百兆比特或吉比特集线器100Mb/s链路中央服务器10吉比特以太网10吉比特以太网与10Mb/s，100Mb/s和1Gb/s以太网的帧格式完全相同。10吉比特以太网还保留了802.3标准规定的以太网最小和最大帧长，便于升级。10吉比特以太网不再使用铜线而只使用光纤作为传输媒体。10吉比特以太网只工作在全双工方式，因此没有争用问题，也不使用CSMA/CD协议。

吉比特以太网的物理层局域网物理层LANPHY。局域网物理层的数据率是10.000Gb/s。可选的广域网物理层WANPHY。广域网物理层具有另一种数据率，这是为了和所谓的“Gb/s”的SONET/SDH（即OC-192/STM-64）相连接。为了使10吉比特以太网的帧能够插入到OC-192/STM-64帧的有效载荷中，就要使用可选的广域网物理层，其数据率为9.95328Gb/s。

端到端的以太网传输10吉比特以太网的出现，以太网的工作范围已经从局域网（校园网、企业网）扩大到城域网和广域网，从而实现了端到端的以太网传输。这种工作方式的好处是：成熟的技术。互操作性很好。在广域网中使用以太网时价格便宜。统一的帧格式简化了操作和管理。

以太网从10Mb/s到10Gb/s的演进以太网从10Mb/s到10Gb/s的演进证明了以太网是：可扩展的（从10Mb/s到10Gb/s）。灵活的（多种传输媒体、全/半双工、共享/交换）。易于安装。稳健性好。5.4.1无线局域网的组成5.4.2802.11局域网协议栈

5.4.2802.11局域网物理层5.4.3802.11局域网MAC子层协议41235.4

无线局域网有固定基础设施的无线局域网基本服务集

BSS扩展的服务集ESS基本服务集

BSSAB漫游接入点AP接入点AP分配系统DS门桥门桥802.x局域网因特网5.4.1无线局域网的组成有固定基础设施的无线局域网基本服务集BSS扩展的服务集ESS基本服务集BSSAB接入点AP接入点AP分配系统DS门桥门桥802.x局域网因特网一个基本服务集BSS包括一个基站和若干个移动站，所有的站在本BSS以内都可以直接通信，但在和本BSS以外的站通信时都要通过本BSS的基站。

有固定基础设施的无线局域网基本服务集BSS扩展的服务集ESS基本服务集BSSAB接入点AP接入点AP分配系统DS门桥门桥802.x局域网因特网接入点AP(AccessPoint)和网桥扩展的服务集ESS基本服务集BSS基本服务集BSSAB接入点AP接入点AP分配系统DS门桥门桥802.x局域网因特网一个基本服务集可以是孤立的，也可通过接入点AP连接到一个主干分配系统

DS(DistributionSystem)，然后再接入到另一个基本服务集，构成扩展的服务集ESS(ExtendedServiceSet)。扩展的服务集ESS基本服务集BSS基本服务集BSSAB接入点AP接入点AP分配系统DS门桥门桥802.x局域网因特网ESS还可通过叫做门桥(portal)为无线用户提供到非802.11无线局域网（例如，到有线连接的因特网）的接入。门桥的作用就相当于一个网桥。扩展的服务集ESS基本服务集BSS基本服务集BSSAB接入点AP接入点AP分配系统DS门桥门桥802.x局域网因特网移动站A从某一个基本服务集漫游到另一个基本服务集，而仍然可保持与另一个移动站B进行通信。无固定基础设施的无线局域网自组网络AEDCBF源结点目的结点转发结点转发结点转发结点自组网络(adhocnetwork)没有上述基本服务集中的接入点AP而是由一些处于平等状态的移动站之间相互通信组成的临时网络。移动自组网络的应用前景在军事领域中，携带了移动站的战士可利用临时建立的移动自组网络进行通信。这种组网方式也能够应用到作战的地面车辆群和坦克群，以及海上的舰艇群、空中的机群。当出现自然灾害时，在抢险救灾时利用移动自组网络进行及时的通信往往很有效的移动自组网络和移动IP并不相同移动IP技术使漫游的主机可以用多种方式连接到因特网。移动IP的核心网络功能仍然是基于在固定互联网中一直在使用的各种路由选择协议。移动自组网络是将移动性扩展到无线领域中的自治系统，它具有自己特定的路由选择协议，并且可以不和因特网相连。

5.4.2802.11局域网协议栈802.11协议栈的部分视图：物理层与OSI的物理层对应得非常好，但是，在所有的802协议中，数据链路层都被分成了两个或者更多个子层。在802.11中，MAC（MediumAccessControl，介质访问控制）子层确定了通道的分配的方式，也就是说，它决定了下一个该由谁传输数据。在MAC子层的上面是LLC（LogicalLinkControl，逻辑链路控制）子层，它的任务是隐藏802各个标准之间的差异，使得它们对于网络层而言都是一致的。5.4.2802.11局域网协议栈1997年IEEE制订出无线局域网的协议标准的第一部分，802.11。在1999年又制订了剩下的两部分，802.11a和802.11b。802.11的物理层有以下三种实现方法：跳频扩频FHSS直接序列扩频DSSS红外线

IR

5.4.2802.11局域网协议栈802.11a的物理层工作在5GHz频带，采用正交频分复用OFDM，它也叫做多载波调制技术（载波数可多达52个）。可以使用的数据率为6,9,12,18,24,36,48和56Mb/s。802.11b的物理层使用工作在2.4GHz的直接序列扩频技术，数据率为5.5或11Mb/s。

5.4.2802.11局域网协议栈5.4.3802.11局域网物理层红外线技术使用了0.85或者0.95微米波段上的漫射传输。它允许两种速率：1Mbps和2Mbps。在1Mbps上它所用的编码方案是这样的：每4位成一组，每个组被编码成一个16位的码字，其中包含15个0和一个1，这种编码称为灰色编码（graycode）。它具有这样的特性：在时间同步中的一个小错误只会导致输出中的一位错误。在2Mbps上所用的编码方案为：取出2位，生成一个4位的码字，4位之中也只有一个，即0001、0010、0100、1000四个码字之一。红外线信号不能够穿透墙壁，所以不同房间中的信元是相互隔离的。然而，由于带宽较低（以及太阳光对红外信号的干扰），这不是一种很通用的选择方案。红外线技术FHSS（FrequencyHoppingSpreadSpectrum，跳频扩频）使用了79个信道，每个信道的宽度为1MHz，从2.4GHzIsm频段的低端开始往上。它使用一个伪随机数发生器，来产生跳频序列。只要所有的站中的随机数发生都使用同样的种子，并且这些站在时间上保持同步，那么，它们将会同时跳到同样的频率上，在每个频率上所花的时间长度称为停延时间（dwelltime），这是一个可调整的参数，但是必须小于400ms。FHSS的随机性提供了一种很公平的方式来分配无许可限制的Ism频段中的频谱。FHSS（跳频扩频）FHSS（跳频扩频）它同时也提供了一定程度的安全性，因为如果入侵者不知道跳频序列或者停延时间的话，他就不可能窃听所传输的信号。在较长的距离上，多径衰减（multipathfading）现象可能是一个问题，FHSS提供了很好的抵抗能力。并且它对于无线电干扰也相对不敏感，这使得它非常适合用于建筑物之间的链路上。它的主要缺点是带宽较低。DHSS直接序列扩频第三种调制方法为DSSS（DirectSequenceSpreadSpectrum，直接序列扩频），它也被限制在1或2Mbps的速率上。所用的编码方案与CDMA系统有一些相似之处，也有不同之处。它使用了“巴克序列（Barkersequence）”，每一位在传输的时候需要11个时间片。它使用1M波特的相移调制，当在1Mbps上工作的时候，在美国，FCC（联邦通信委员会）要求所有的无线通信设备都再Ism频段上工作，并使用扩频技术，但是在2002年5月，由于新技术的出现，这条规则被废除了。802.11a第一个高速无线LAN，即802.11a，使用了OFDM（OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing，正交频分多路复用），在更宽的5GHzIsm频段中它可以达到54Mbps。正如其名字中的FDM所隐含的，它用到了不同的频率，在52个频率中，48个用于数据，4个用于同步，这与DSL没有什么不同。由于多个传输过程会在不同的频率上同时进行，所以这项技术也可以被看作是一种扩频形式，但是与CDMA和FHSS有所不同。802.11aOFDM将信号分割成许多个窄的频段。这种技术用到了一种复杂的编码系统，基于相移调制，速度可以达到18Mbps，基于QAM，速度更高。54Mbps上，216个数据位被编码到288位的码元中。OFDM产生的部分动机是为了与欧洲的HiperLAN/2系统（Doufeietal，2002）兼容。从每个赫兹的位传输率而言，这项技术有非常好的频谱效率，并且，它对于多径衰减也有很好的抵抗能力。HR-DSSS（高速率的直接序列扩频）HR-DSSS（HighRateSequence，高速率的直接序列扩频）是另一种扩频技术，使用每秒11兆时间片，从而在2.4GHz频段内达到了11Mbps。它被称为802.11b，但并不是802.11a的继续。实际上，他的标准是首先被通过的，而且它也是首先进入市场的。HR-DSSS（高速率的直接序列扩频）802.11b支持的数据率为1、2、5.5和11Mbps。其中前两种慢速率使用了相移调制方案（为了与DSSS兼容），运行在1M波特率上，每个波特分别为1位和2位。后两种快速率方案使用了Walsh/Hadamard编码，运行在1.375M波特率上，每个波特分别为4位和8位。在运行过程中，数据率可能会动态地调制，以便达到当前荷载和噪声条件下的最优可能速度。在实践中，802.11b的运行速度几乎总是11Mbps。尽管802.11b比802.11a更慢一些，但是，它的范围却是后者的7倍左右，在许多情况下是非常重要的。802.11g802.11g是802.11b的一个增强版本，它是在解决了专利使用问题之后与2001年11月由IEEE批准的。它使用了802.11a的OFDM调制方法，但是运行在2.4GHzISM频段内，这一点与802.11b一样，在理论上，它的运行速度可以达到54Mbps。目前还不清楚这个速度在实践中是否可行。802.11委员会已经产生了三种不同的高速无线LAN，802.11a、802.11b和802.11g（不算三种低速的无线LAN）。5.4.4802.11局域网MAC子层协议无线局域网却不能简单地搬用CSMA/CD协议。这里主要有两个原因。隐蔽站问题暴露站问题A的作用范围无线局域网的特殊问题C的作用范围ABCD当A和C检测不到无线信号时，都以为B是空闲的，因而都向B发送数据，结果发生碰撞。这种未能检测出媒体上已存在的信号的问题叫做隐蔽站问题(hiddenstationproblem)B的作用范围无线局域网的特殊问题C的作用范围ADCB？B向A发送数据，而C又想和D通信。C检测到媒体上有信号，于是就不敢向D发送数据。其实B向A发送数据并不影响C向D发送数据这就是暴露站问题(exposedstationproblem)CSMA/CA协议无线局域网不能使用CSMA/CD，而只能使用改进的CSMA协议。改进的办法是将CSMA增加一个碰撞避免(CollisionAvoidance)功能。802.11就使用CSMA/CA协议。而在使用CSMA/CA的同时还增加使用确认机制。下面先介绍802.11的MAC层。802.11的MAC层MAC层无争用服务争用服务分布协调功能DCF(DistributedCoordinationFunction)(CSMA/CA)点协调功能PCF(PointCoordinationFunction)物理层2.4GHzFHSS1Mb/s2Mb/s2.4GHzDSSS1Mb/s2Mb/sIR1Mb/s2Mb/s5GHzOFDM6,9,12,18,24,36,48,54Mb/s2.4GHzDSSS5.5Mb/s11Mb/s802.11b802.11aIEEE802.11MAC层通过协调功能来确定在基本服务集BSS中的移动站在什么时间能发送数据或接收数据。802.11的MAC层在物理层之上包括两个子层MAC层无争用服务争用服务分布协调功能DCF(DistributedCoordinationFunction)(CSMA/CA)点协调功能PCF(PointCoordinationFunction)物理层2.4GHzFHSS1Mb/s2Mb/s2.4GHzDSSS1Mb/s2Mb/sIR1Mb/s2Mb/s5GHzOFDM6,9,12,18,24,36,48,54Mb/s2.4GHzDSSS5.5Mb/s11Mb/s802.11b802.11aIEEE802.11DCF子层在每一个结点使用CSMA机制的分布式接入算法，让各个站通过争用信道来获取发送权。因此DCF向上提供争用服务。

MAC层无争用服务争用服务分布协调功能DCF(DistributedCoordinationFunction)(CSMA/CA)点协调功能PCF(PointCoordinationFunction)物理层2.4GHzFHSS1Mb/s2Mb/s2.4GHzDSSS1Mb/s2Mb/sIR1Mb/s2Mb/s5GHzOFDM6,9,12,18,24,36,48,54Mb/s2.4GHzDSSS5.5Mb/s11Mb/s802.11b802.11aIEEE802.11PCF

子层使用集中控制的接入算法将发送数据权

轮流交给各个站从而避免了碰撞的产生

MAC层无争用服务争用服务分布协调功能DCF(DistributedCoordinationFunction)(CSMA/CA)点协调功能PCF(PointCoordinationFunction)物理层2.4GHzFHSS1Mb/s2Mb/s2.4GHzDSSS1Mb/s2Mb/sIR1Mb/s2Mb/s5GHzOFDM6,9,12,18,24,36,48,54Mb/s2.4GHzDSSS5.5Mb/s11Mb/s802.11b802.11aIEEE802.11帧间间隔IFS所有的站在完成发送后，必须再等待一段很短的时间（继续监听）才能发送下一帧。这段时间的通称是帧间间隔

IFS(InterFrameSpace)。帧间间隔长度取决于该站欲发送的帧的类型。高优先级帧需要等待的时间较短，因此可优先获得发送权，但低优先级帧就必须等待较长的时间。若低优先级帧没来得及发送而其他站的高优先级帧已发送到媒体，则媒体变为忙态因而低优先级帧只能推迟发送。这样就减少了发生碰撞的机会。三种帧间间隔时间SIFSPIFSDIFS媒体空闲发送第1帧SIFSPIFS时间NAV（媒体忙）DIFS争用窗口发送下一帧推迟接入等待重试时间有帧要发送源站时间目的站ACKSIFS

其他站有帧要发送使用SIFS的帧类型有：ACK帧、CTS帧、由过长的MAC帧分片后的数据帧，以及所有回答AP探询的帧和在PCF方式中接入点AP发送出的任何帧。SIFS，即短(Short)帧间间隔，长度为28s，是最短的帧间间隔，用来分隔开属于一次对话的各帧。一个站应当能够在这段时间内从发送方式切换到接收方式。三种帧间间隔时间SIFSPIFSDIFS媒体空闲发送第1帧SIFSPIFS时间NAV（媒体忙）DIFS争用窗口发送下一帧推迟接入等待重试时间有帧要发送源站时间目的站ACKSIFS

其他站有帧要发送时隙的长度是这样确定的：在一个基本服务集BSS内当某个站在一个时隙开始时接入到媒体时，那么在下一个时隙开始时，其他站就都能检测出信道已转变为忙态。PIFS，即点协调功能帧间间隔（比SIFS长），是为了在开始使用PCF方式时（在PCF方式下使用，没有争用）优先获得接入到媒体中。PIFS的长度是SIFS加一个时隙(slot)长度（其长度为50s），即78s。三种帧间间隔时间SIFSPIFSDIFS媒体空闲发送第1帧SIFSPIFS时间NAV（媒体忙）DIFS争用窗口发送下一帧推迟接入等待重试时间有帧要发送源站时间目的站ACKSIFS

其他站有帧要发送DIFS，即分布协调功能帧间间隔（最长的IFS），在DCF方式中用来发送数据帧和管理帧。DIFS的长度比PIFS再增加一个时隙长度，因此DIFS的长度为128s。CSMA/CA协议的原理欲发送数据的站先检测信道。在802.11标准中规定了在物理层的空中接口进行物理层的载波监听。通过收到的相对信号强度是否超过一定的门限数值就可判定是否有其他的移动站在信道上发送数据。当源站发送它的第一个MAC帧时，若检测到信道空闲，则在等待一段时间DIFS后就可发送。为什么信道空闲还要再等待这是考虑到可能有其他的站有高优先级的帧要发送。如有，就要让高优先级帧先发送。假定没有高优先级帧要发送源站发送了自己的数据帧。目的站若正确收到此帧，则经过时间间隔SIFS后，向源站发送确认帧ACK。若源站在规定时间内没有收到确认帧ACK（由重传计时器控制这段时间），就必须重传此帧，直到收到确认为止，或者经过若干次的重传失败后放弃发送。虚拟载波监听虚拟载波监听(VirtualCarrierSense)的机制是让源站将它要占用信道的时间（包括目的站发回确认帧所需的时间）通知给所有其他站，以便使其他所有站在这一段时间都停止发送数据。这样就大大减少了碰撞的机会。“虚拟载波监听”是表示其他站并没有监听信道，而是由于其他站收到了“源站的通知”才不发送数据。虚拟载波监听的效果这种效果好像是其他站都监听了信道。所谓“源站的通知”就是源站在其MAC帧首部中的第二个字段“持续时间”中填入了在本帧结束后还要占用信道多少时间（以微秒为单位），包括目的站发送确认帧所需的时间。CSMA/CA中虚拟信道监听的用法A向B发送数据④网络分配向量当一个站检测到正在信道中传送的MAC帧首部的“持续时间”字段时，就调整自己的网络分配向量

NAV(NetworkAllocationVector)。NAV指出了必须经过多少时间才能完成数据帧的这次传输，才能使信道转入到空闲状态。争用窗口信道从忙态变为空闲时，任何一个站要发送数据帧时，不仅都必须等待一个DIFS的间隔，而且还要进入争用窗口，并计算随机退避时间以便再次重新试图接入到信道。在信道从忙态转为空闲时，各站就要执行退避算法。这样做就减少了发生碰撞的概率。802.11使用二进制指数退避算法。二进制指数退避算法第i

次退避就在22+i

个时隙中随机地选择一个。第1次退避是在8个时隙（而不是2个）中随机选择一个。第2次退避是在16个时隙（而不是4个）中随机选择一个。使用退避算法仅在下面的情况下才不使用退避算法：检测到信道是空闲的，并且这个数据帧是要发送的第一个数据帧。除此以外的所有情况，都必须使用退避算法。即：在发送第一个帧之前检测到信道处于忙态。在每一次的重传后。在每一次的成功发送后。

A的作用范围B的作用范围对信道进行预约802.11允许要发送数据的站对信道进行预约。ACBDERTSRTS源站A在发送数据帧之前先发送一个短的控制帧，叫做请求发送

RTS(RequestToSend)，它包括源地址、目的地址和这次通信（包括相应的确认帧）所需的持续时间。A的作用范围B的作用范围2.对信道进行预约802.11允许要发送数据的站对信道进行预约。CTSACBDECTSA收到CTS帧后就可发送其数据帧。

若媒体空闲，则目的站B就发送一个响应控制帧，叫做允许发送

CTS(ClearToSend)，它包括这次通信所需的持续时间（从RTS帧中将此持续时间复制到CTS帧中）。RTS和CTS帧以及数据帧和ACK帧的

传输时间关系

时间DIFSRTSSIFS时间NAV（RTS）DIFS争用窗口推迟接入源站时间目的站ACK

其他站CTSSIFSSIFS数据NAV（CTS）NAV（数据）5.5其他种类的高速局域网5.5.1光纤分布式数据接口FDDI5.5.2高性能并行接口HIPPI5.5.3光纤通道FC5.5.1光纤分布式数据接口FDDI光纤分布式数据接口FDDI（F