第九讲以太网.pptVIP

《数据通信与计算机网络（第二版）》电子教案 笫九讲 以太网 本讲内容 第四章 局域网 4.4 CSMA/CD和IEEE 802.3标准 4.4.1 ALOHA 4.4.2 CSMA 4.4.3 CSMA/CD 4.4.4 二进制指数退避算法 4.4.5 以太网帧格式 4.4.6 IEEE 802.3标准 4.4.1 ALOHA ALOHA协议用于基于地面的无线广播通信系统。其基本思想适用于那些站点间无需协调的多路访问链路中。 只要一个站点想要传输信息帧，立即发送信息帧。 接收站点通过检查帧检验序列字段来决定帧是否完好无损。如果是合法帧，站点通过另外一个信道发出一个确认 站点在发送帧后监听一段时间，如果在信息来回传播的最大延迟时间（两倍于相距最远的两个站点之间传递信息的时间）再加上一小段固定的时间内： 如果收到了确认，则传输成功 否则，发送站点等待一段随机的时间后重发信息帧。 如果重传多次仍得不到确认，放弃传输帧 性能分析采用如下网络模型 无限用户 用户产生的新帧服从普阿松分布，平均每帧时产生S个新帧，显然吞吐率应该满足0<S<1 站点发送的帧（包括新帧和重传帧）也服从普阿松分布，平均每帧时发送G帧 吞吐率应该是负载G与传送成功的概率，即S＝GP0。其中P0是发送的帧不会发生冲突的概率。 一个帧的冲突危险区为2个帧时： 考虑用户数固定的网络模型 N个相同的用户 每个用户在一个帧时内成功传输一帧的概率为S/N 每个时槽一个用户产生的负载（包括新帧和重传帧）为G/N 用户在给定时槽内成功发送一帧，相当于用户在冲突危险区内发送一帧并且其他用户都没有发送帧，因此 S-ALOHA S-ALOHA对ALOHA协议作了改进： 信道上的时间被分成离散的时间间隔即时槽，其大小相当于帧的传输时间。 每个帧只允许在时槽开始处进行传输 冲突危险区比ALOHA降低了一半: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 而任一帧时内无其他帧发送的概率为 4.4.2 CSMA 在ALHOA和分槽ALOHA协议中，每个站点在发送时不考虑其他站点的情况 在局域网中，帧的传播时间常远小于帧的传输时间 一个站点发送帧后，别的站点马上就可以监听到 载波监听多路访问（CSMA〕也叫做先听先说（LBT） 想要传输的站点首先监听媒体上是否有其他站点在传输（载波监听〕。 如果媒体空闲，则可立即传输。 如果媒体忙，它必须等待 发送站点在发送完后要等待一段时间以等待确认，如果没有收到确认，发送站点认为发生了冲突，就重发该帧。 CSMA的忙等待机制 当媒体忙时，站点有三种坚持策略： 非坚持CSMA： 若媒体空闲就传输；否则，转到第2步。 若媒体忙，等待一段随机的重传延迟时间，重复第1步。 1-坚持CSMA协议： 若媒体空闲就传输；否则，转到第2步。 若媒体忙则继续监听，直到检测到信道空闲然后立即传输。 如果有冲突，则等待一段随机的时间后重复第1步。 CSMA的忙等待机制（续） P-坚持协议： 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的传播延迟的两倍）。 若媒体忙，继续监听直到信道空闲并重复第1步。 若传输延迟了一个时间单位，则重复第1步。 P-坚持要避免的主要问题是在重负荷下的不稳定 总共有N个站点，如果这些站点都有帧要传输，为了避免冲突，显然应该满足NP<1，即P<1/N 但是这样的概率P在轻负荷下时会出现大部分信道时间被浪费掉的情况 4.4.3 CSMA/CD 以太网是目前最为广泛使用的局域网技术。 1973年Robert Metcalfe在博士论文中描述了其对局域网技术的研究，毕业之后加入Xerox公司参与以太网的工作 1980年，Xerox、Intel、DEC联合开发以太网的基带版本，并在1985年发布了以太网的增强版本。 IEEE 802.3委员会以以太网为基础，制定了IEEE 802.3局域网规范，两个版本的整体技术是一致的。 以太网采用载波监听多路访问/冲突检测CSMA/CD 多路访问即多个站点通过一个共享媒体来发送和接收帧 载波监听意味着站点能够监测到链路是忙还是空闲 冲突检测是指站点在传输帧的同时监听链路，从而能够监测到站点所传输的帧与别的站点传输的帧之间发生冲突的情形 CSMA/CD（续） CSMA协议中不进行冲突检测 一旦有两个帧发生冲突，在这两个坏帧传输的这段时间内，其他站点都不能传输。 CSMA/CD对于CSMA作了改进，在传输的同时进行冲突检测，又叫做边说边听（LWT）。 CSMA/CD可以和一个现实生活中的例子进行类比： 假设很多人在一个大的房间内讨论，任何人都可以发言： 载波监听：如果别人在讲话，则先听别人讲； 多路访问：我听到的，别人也可以听到； 冲