4-介质访问子层(2新).ppt

1、,1,局域网概述,LAN的特性： 覆盖范围有限 数据率较高 误码率较低 支持广播或组播 单一管理 拓扑结构 总线型、星型、环型、树型 传输媒体 双绞线、同轴电缆、光纤、无线 媒体访问技术： 按协议实现信道共享,2,LAN典型拓扑结构,总线型/树型 : 所有结点都直接连接到共享信道 星型 : 所有结点都连接到中央结点 环型 : 结点通过点到点链路与相邻结点连接,bus,star,ring,A,B,C,C,A,D,C,B,A,B,C,A,C,3,IEEE 802项目,1985年IEEE开始了802项目，制定标准，使来自不同生产厂家的设备能够相互通信。 802项目涵盖了OSI模型的最初2层及第三层的

2、一部分。,4,802项目各层特点,物理层：透明传输位流，规定信号编码、传输媒体、拓扑结构及数据率 数据链路层按功能划分为两个子层：LLC（Logic link control）逻辑链路层和MAC（Media access control）介质访问控制子层 功能分解的目的：将功能中与硬件相关的部分和与硬件无关的部分进行区分，降低研究和实现的复杂度。 MAC子层功能：成帧/拆帧， 实现、维护MAC协议，位差错检测，寻址 LLC子层功能：向高层提供SAP，建立/释放逻辑连接，差错控制，帧序号处理，某些网络层功能,5,主要的LAN标准,802.1 概述、体系结构、网络互连 802.2 LLC 802.

3、3 CSMA/CD 802.4 Token Bus令牌总线 802.5 Token Ring令牌环 802.6 分布队列双总线DQDB -MAN标准 802.7 光纤分布数据接口FDDI 802.10 安全 802.11 无线LAN 802.12 优先级高速局域网 802.14 电缆电视,6,802项目协议组,802.2 LLC,802.1 Bridging,802.3 CSMA CD,802.4 Token Bus,802.5 Token Ring,802.6 DQDB,802.11 WLAN,802.1 管理,802.10 安全,数据链路层,物理层,7,IEEE 802.3规范,70年代中

4、期由Xerox Palo Alto Research Center (Bob Metcalfe) 提出，数据率为2.94M，称为Ethernet 后来由DEC, Intel and Xerox (DIX 标准)改进为10M标准 1985年定名为 IEEE 802.3 使用1坚持的CSMA/CD协议的 LAN标准， 数据率从1Mbps到10Mbps，支持多种传输媒体 Ethernet是指基带总线LAN Ethernet 和 IEEE 802.3的帧格式不同：802.3的长度字段用作以太网的分组类型。,Ethernet和 IEEE 802.3,8,Ethenet / IEEE 802.3的操作,

5、每个站点都可以接收到所有来自其他站点的数据 需要寻址机制来标识目的站点 只有一个站点将收到的帧复制下来，其他站点都将丢弃帧,A,B,C,A,B,C,A,B,C,A,B,C,A,A,C 发现总线空闲,C发送帧，目的地址为A,B 忽略该帧,A复制该帧,A,信号由终端电阻吸收,终端电阻,9,IEEE 802.3电缆的规格,10Base5 - 粗缆Ethernet 10Base2 - 细缆Ethernet 10BaseT - 双绞线 10BaseF - 光缆 10Broad36 - 宽带 快速Ethernet IEEE802.3u ：100BaseTX, 100BaseT4, 100BaseF及 10

6、0 VG-AnyLAN，Gigabit,10,10BASE5,插入式分接头（vampire tap）：插入电缆 收发器：发送/接收, 冲突检测, 电气隔离，超长控制 AUI：连接件单元接口 传输载体：粗同轴电缆（直径10mm），阻抗50欧姆 传输速率：10M,粗缆,转发器/中继器的作用：扩充信号传输距离。 将信号放大并整形后再转发，消除信号传输的 失真和衰减。 是物理层设备，最多4个。,11,10BASE2,BNC T型接头 无需插入电缆 用于办公室LAN,12,10BASET,NIC,Hub（集线器）相当于多端口转发器，物理层设备。 用于办公室LAN 拓扑结构为星形，逻辑上仍然是总线形,hu

7、b,段最大长度 100m,13,RJ-45 的连线,14,RJ-45 的交叉连线,15,10BASEF,使用光纤进行长距离连接，最适于建筑物间的连接。 3个标准 10BaseFP - 无源星形拓扑, 链路最长1 km 10BaseFL - 异步点到点链路，链路最长2 km 10BaseFB - 同步点到点链路，链路最长2 km， 有15个层叠的转发器, 10Broad36,使用75电缆连接，拓扑结构为树形 用于宽带LAN,16,比较,17,多个网段互连,hub,10Base2 - 细缆Ethernet,10Base5 粗缆Ethernet,10BaseT-双绞线,路由器,服务器,hub,网桥,

8、18,曼彻斯特编码,1,1,0,比特流,曼彻斯特编码,差分 曼彻斯特编码,+0.85V,-0.85V,19,IEEE 802.3的体系结构与功能实现,物理层,50同轴电缆,BNC 连接器,收发器,AUI电缆,网卡,站接口,数据封装/解封（MAC帧）,链路管理（CSMA/CD协议）,曼彻斯特编码/译码,发送/接收,MAC,LLC,20,IEEE802.3/Ethernet II MAC帧格式,IEEE 802.3,PA ：前同步码 - 10101010序列，用于使接收方与发送方同步 SFD：帧首定界 - 10101011 DA：目的地址 - MAC 地址 SA：源地址 - MAC地址 LEN：数

9、据长度（数据部分的字节数）（0-1500B） Type：类型：高层协议标识 LLC PDU+pad： 46 - 1500字节；pad 填充字段，保证帧长不少于64字节 FCS：帧校验序列（ CRC-32 ）,7 1 2/6 2/6 2 46-1500 4 字节,8 6 6 2 46-1500 4字节,Ethernet II,校验区间,64-1518 字节,21,MAC地址,6字节48位 最高位 0 普通地址 1 组地址 支持组播 次高位 0 局部地址 1 全局地址 IEEE指定，46位，7X1013个地址 全1的地址是广播地址。,22,帧间隔,在相继发送的两帧之间强制插入9.6s的间隔， 以确

10、保想要发送数据的其他站点也能占用信道， 同时让接收站点准备好接收下一帧,PA,帧间隔 9.6 ms,23,最小帧长度：64字节,(1) 在0时刻开始 发送,(2) 大约在 时刻到达 B,(3) B 开始发送; 在 时刻发生冲突,(4) 冲突信号在 2时刻到达A,帧发送时延必须超过2 ，以防止在第一位数据到达总线最远端之前， 数据已全部发送完毕，从而引起冲突；而发送方却误以为帧已成功发送 2500M，10Mb/s的网络此时隙时间为 51.2 ms，即512bit，64字节 因此最小帧长为 64字节 (不包括前同步码)， 数据字段最少为 46 字节,A,A,A,A,B,B,B,B,A 和 B 在总

11、线的两端,24,CSMA/CD 信道状态,传输周期 争用周期 传输周期 空闲周期 传输周期,25,二进制指数后退算法,争用时隙长度：51.2 ms 二进制指数后退算法: i次冲突后，等待时隙数从0到2i-1中随机选取。 10次冲突后，最大等待时隙数固定1023 16次冲突后，控制器将不再动作，报告错误。,26,IEEE 802.3的性能, 前提：重载且负载为常数，即任一时刻总有k个站点要发送； 重传概率也为常数, 设一时隙内每个站点发送概率为p,A= P某站点发送成功 =,k p (1-p) k -1,p=1/k时，Amax = (1-1/k) k -1 , 取k , 则Amax = 1/e

12、竞争时间恰好包含 j 个时隙的概率为 A(1-A) j-1 , 则每次竞争占用的平均时隙数 = j A(1-A) j -1 = 1/A j=1,27,IEEE 802.3的性能, 设时隙长度为2，则平均竞争时间为 w = 2 /A,A= P某站点发送成功，, 若平均每帧发送时间为t秒， 则信道效率 = t /（t+ 2 /A ）, 设帧长为F，网络带宽为B，电缆长度为L，信号传播速度为c， 取A=1/e，则信道效率 = 1 /（1+2BLe/cF） 即给定帧长时，增加网络带宽或电缆长度都将降低信道效率。,每次竞争占用的平均时隙数为1/A,28,交换式802.3LAN, 问题： 站点数的增加将导致LAN的性能降低, 解决方法：交换式LAN，中心设备为一个交换机，