计算机网络技术基础课程课件设计介质访问控制子层

计算机网络技术基础课程课件设计——介质访问控制子层本课件将深入探讨计算机网络技术基础中的介质访问控制子层（MAC层），涵盖其关键概念、协议机制和应用场景，帮助您全面理解网络通信的关键环节。介质访问控制子层概述核心功能管理共享网络介质的访问，防止数据传输冲突，确保数据可靠传输。工作原理负责将数据帧从上层接收，封装成数据包，并通过物理层发送到网络。总体结构1MAC层2物理层数据传输3网络层路由选择随机访问技术特点无需集中控制，节点可随时发送数据。优缺点简单易实现，但可能出现数据冲突。ALOHANET系统应用早期卫星通信网络。原理节点随机发送数据，出现冲突则重传。效率低效率，冲突率高。CSMA/CD1载波侦听多路访问/冲突检测2特点监听网络介质，避免冲突，提高效率。3应用以太网、局域网等。CSMA/CD工作原理1监听节点发送数据前，监听网络介质是否空闲。2发送介质空闲，节点开始发送数据。3检测发送数据时，持续监听是否有冲突信号。4冲突处理检测到冲突，停止发送，并执行退避算法。帧结构前导码同步信号，帮助接收方识别帧的开始。帧起始符标识帧的开始，用于识别帧的边界。目的MAC地址接收方的物理地址，用于将帧发送到指定设备。源MAC地址发送方的物理地址，用于识别数据帧的发送者。帧校验序列的计算1计算根据帧内容生成校验码。2校验接收方计算帧内容的校验码，并与接收到的校验码进行比较。3验证校验码一致，证明数据传输正确。传输过程中的碰撞检测监听节点持续监听网络介质是否有冲突信号。检测检测到冲突信号，停止数据发送。处理执行退避算法，避免再次发生冲突。退避算法1随机等待节点随机选择一个等待时间。2指数回退冲突次数增加，等待时间呈指数增长。3最大等待时间超过最大等待时间，放弃发送。退避算法示例网卡硬件的研究接口连接物理网络介质，接收和发送数据。芯片处理数据帧的封装、校验和传输。存储器缓存数据帧，提高数据传输效率。网卡发送帧的过程1接收数据从上层协议接收数据帧。2封装添加MAC地址、校验码等信息，封装成数据包。3发送通过物理层将数据包发送到网络。网卡接收帧的过程1接收数据通过物理层接收数据包。2解封装提取MAC地址、校验码等信息，解封装成数据帧。3校验校验数据帧的完整性和正确性。4传递将数据帧传递到上层协议。CSMA/CA载波侦听多路访问/冲突避免特点适用于无线网络，避免冲突发生。应用WiFi网络、蓝牙等。CSMA/CA工作原理1监听节点监听网络介质是否空闲。2发送请求发送RTS请求，通知其他节点将要发送数据。3确认接收节点回复CTS确认，表示已准备好接收数据。4发送数据节点开始发送数据。帧结构帧起始符标识帧的开始，用于识别帧的边界。目的MAC地址接收方的物理地址，用于将帧发送到指定设备。源MAC地址发送方的物理地址，用于识别数据帧的发送者。帧校验序列用于验证数据帧的完整性和正确性。预防碰撞的机制信号检测监听网络介质是否存在信号，避免发送数据时发生冲突。空闲时间检测检测网络介质是否空闲，确保发送数据时不会出现冲突。后退时间计算出现冲突时，节点会随机选择一个等待时间，避免再次发生冲突。信号检测原理节点监听网络介质是否存在信号。作用避免发送数据时发生冲突。空闲时间检测原理检测网络介质是否空闲。作用确保发送数据时不会出现冲突。后退时间计算1指数回退冲突次数增加，等待时间呈指数增长。2随机等待节点随机选择一个等待时间，避免再次发生冲突。3最大等待时间超过最大等待时间，放弃发送。RTS/CTS机制RTS请求节点发送请求，通知其他节点将要发送数据。CTS确认接收节点回复确认，表示已准备好接收数据。数据传输节点开始发送数据。点协调功能功能协调无线网络中节点的访问权限，避免冲突发生。应用无线局域网（WLAN）中广泛应用。电力节省模式原理当节点处于空闲状态时，降低功耗，延长电池寿命。机制节点定期发送广播消息，以保持网络连接。频道接入控制的特点1随机访问2冲突检测/避免3公平性4效率频道接入控制的应用无线局域网使用CSMA/CA协议，确保节点之间