数据通信与网络-7章-以太网.pptVIP

数据通信与网络基础 第七章 以太局域网 7.1 背景 IEEE802.3所支持的LAN标准最初是由施乐公司开发的，后来通过数字设备公司、Intel公司和施乐公司联合扩展为以太网。CSMA/CD及其先驱ALOHA被认为是随机访问或竞争技术。 ALOHA是此类技术中最早的一个。70年代，Norman Abramson和他的合作伙伴在夏威夷大学设计出一种新的第一流的解决信道分配问题的方法。尽管这项被称为ALOHA系统的成果是以地面无线电为基础的，但其基本思想却适用于由多个彼此无协调系统的用户竞争单一共享信道使用权的任何系统。 数据通信与网络基础 IEEE 802组成 802.1高层局域网协议工作组 802.2逻辑链路控制 802.3介质访问控制(CSMA/CD) 802.4令牌总线 802.5令牌环 802.6城域网(DQDB ) 802.11无线局域网 数据通信与网络基础 第七章 以太局域网 7.1 背景 IEEE802.3定义了两个类别以太网标准：基带和宽带。基的含义是数字信号（在以太网的情况下用曼彻斯特编码），宽的含义是模拟信号（在以太网的情况下用PSK编码）。IEEE将基带划分为5个不同标准：10BASE5、 10BASE2、 10BASE-T、 1BASE5、 100BASE-T，宽带类规范只有一个，即10Broad36。这些规范第一个数字（10、1、100）指明了以Mbps为单位的数据传输速度。最后一个数字或字母（5、2、T）指明了最大电缆长度或电缆类别 数据通信与网络基础 第七章 以太局域网 7.2 CSMA/CD CSMA/CD 为带冲突检测的载波侦听多路访问 规则 在CSMA/CD系统中，任何想发送数据的站点必须首先侦听线路上已存在的通信情况.设备可以通过检测线路上的电压值来侦听。如果没有检测到电压，就认为线路是空闲的，传输可以开始;反之则等待。CSMA减少了冲突的次数，但并没有完全消除它，冲突仍可能发生，这样还需要进一步冲突检测（CD），站点检测线路上是否有指示冲突的极高电压，如有，则放弃传输。 CSMA/CD 协议 最初的以太网是将许多计算机都连接到一根总线上。当初认为这样的连接方法既简单又可靠，因为总线上没有有源器件。 以太网的广播方式发送 总线上的每一个工作的计算机都能检测到 B 发送的数据信号。 由于只有计算机 D 的地址与数据帧首部写入的地址一致，因此只有 D 才接收这个数据帧。 其他所有的计算机（A, C 和 E）都检测到不是发送给它们的数据帧，因此就丢弃这个数据帧而不能够收下来。 具有广播特性的总线上实现了一对一的通信。 载波监听多点接入/碰撞检测CSMA/CD CSMA/CD 表示 Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection。 “多点接入”表示许多计算机以多点接入的方式连接在一根总线上。 “载波监听”是指每一个站在发送数据之前先要检测一下总线上是否有其他计算机在发送数据，如果有，则暂时不要发送数据，以免发生碰撞。 总线上并没有什么“载波”。因此， “载波监听”就是用电子技术检测总线上有没有其他计算机发送的数据信号。 碰撞检测 “碰撞检测”就是计算机边发送数据边检测信道上的信号电压大小。 当几个站同时在总线上发送数据时，总线上的信号电压摆动值将会增大（互相叠加）。 当一个站检测到的信号电压摆动值超过一定的门限值时，就认为总线上至少有两个站同时在发送数据，表明产生了碰撞。 所谓“碰撞”就是发生了冲突。因此“碰撞检测”也称为“冲突检测”。 检测到碰撞后 在发生碰撞时，总线上传输的信号产生了严重的失真，无法从中恢复出有用的信息来。 每一个正在发送数据的站，一旦发现总线上出现了碰撞，就要立即停止发送，免得继续浪费网络资源，然后等待一段随机时间后再次发送。 电磁波在总线上的有限传播速率的影响 当某个站监听到总线是空闲时，也可能总线并非真正是空闲的。 A 向 B 发出的信息，要经过一定的时间后才能传送到 B。 B 若在 A 发送的信息到达 B 之前发送自己的帧(因为这时 B 的载波监听检测不到 A 所发送的信息)，则必然要在某个时间和 A 发送的帧发生碰撞。 碰撞的结果是两个帧都变得无用。 重要特性 使用 CSMA/CD 协议的以太网不能进行全双工通信而只能进行双向交替通信（半双工通信）。 每个站在发送数据之后的一小段时间内，存在着遭遇碰撞的可能性。 这种发送的不确定性使整个以太网的平均通信量远小于以太网的最高数据率。 注：电磁波在1KM电缆上的传播时延约为5um，这个数字应当记住 冲突域 数据在两个站点作一次来回的最大距离被称作冲突域 以太