介质访问控制技术与局域网

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1、介质访问控制技术与局域网教学目标   通过本章的学习，让学生掌握局域网的基本概念以及扩展性知识。本章将介绍局域网的介质访问控制技术、局域网的体系结构与协议以及目前几乎覆盖全球以太网的相关知识，同时也将介绍虚拟局域网和高速局域网等当前新的网络技术。教学内容1、介质访问控制技术；2、局域网的参考模型及协议；3、以太网；4、局域网连网及互联设备；５、虚拟局域网；６、高速局域网教学的重点和难点1、介质访问控制技术2、IEEE802.3三种协议的比较3、如何正确理解虚拟局域网以及其实现技术学习指导１、学生应该理解介质访问控制方式，掌握以太网的工作原理，如何发送数

2、据、接收数据等２、学生应该理解双绞线的通信规则和制作方式3、掌握虚拟局域网的原理，并通过实验自己动手进行虚拟局域网的组建4.1介质访问控制技术介质访问子层的中心论题是相互竞争的用户之间如何分配一个单独的广播信道1、静态分配：只要一个用户得到了信道就不会和别的用户冲突。(用户数据流量具有突发性和间歇性)2、动态分配：称为多路访问或多点接入，指多个用户共用一条线路，而信道并非是在用户通信时固定分配给用户，这样的系统又称为竞争系统。动态分配方法又可以分为：随机访问，典型ALOHA协议、CSMA协议；受控访问，典型令牌网竞争系统和集中控制的多点线路轮询3、信道

3、动态分配中的5个关键假设l站模型：站独立，以恒定速率产生帧，每个站只有一个程序l单信道假设(核心)l冲突假设：两个帧同时传送，就会冲突，所有站点能检测到，冲突帧需重发l发送时间1.连续时间2.时隙l载波检测1.有载波侦听2.无载波侦听4.1.1争用协议1、纯ALOHA协议用户有数据要发送时，可以直接发至信道，若在规定时间内收到应答，表示发送成功，否则重发。l重发策略：发送数据后侦听信道是否产生冲突，若产生冲突，则等待一段随机的时间重发，直到发送成功为止，如下图所示。l冲突窗口2t2、分槽ALOHA协议把使用信道的时间分成离散的时间槽，槽长为一个帧所需的

4、发送时间，每个站点只能在时间槽开始时才允许发送，其他过程与纯ALOHA协议相同。冲突主要发生在时间槽的起点，一旦发送成功就不会出现冲突，分槽ALOHA大幅度降低了冲突的可能性，信道利用率比纯ALOHA提高了约一倍。冲突窗口为t3、载波侦听多路访问协议CSMA载波侦听（CarrierSense）：站点在发送帧之前，首先侦听信道有无载波，若有载波，说明已有用户在使用信道，则不发送帧以避免冲突。三种方式：l坚持型CSMA（1-persistentCSMA）l非坚持型CSMA（nonpersistentCSMA）lp-坚持型CSMA（p-persistentC

5、SMA）（1）坚持型CSMA（1-persistentCSMA）l协议思想1.站点有数据发送，先侦听信道；2.若站点发现信道空闲，则发送；1.若信道忙，则继续侦听直至发现信道空闲，然后完成发送；2.若产生冲突，等待一个随机时间，然后重新开始发送过程l优点减少了信道空闲时间l缺点1.增加了发生冲突的概率;2.广播延迟越大，发生冲突的可能性越大，协议性能越差（2）非坚持型CSMA（nonpersistentCSMA）l协议思想1.若站点有数据发送，先侦听信道；2.若站点发现信道空闲，则发送；3.若信道忙，等待一个随机时间重新开始发送过；4.若产生冲突，等待

6、一随机时间重新开始发送；l优点减少了冲突的概率,信道效率比1-坚持CSMA高l缺点:1.不能找出信道刚一变空闲的时刻2.增加了信道空闲时间，数据发送延迟增大3.传输延迟比1-坚持CSMA大（3）p-坚持型CSMA（p-persistentCSMA）l协议思想1.若站点有数据发送，先侦听信道；2.若站点发现信道空闲，则以概率p发送数据，以概率q=1-p延迟至下一个时间槽发送。若下一个时间槽仍空闲，重复此过程，直至数据发出或时间槽被其他站点所占用3.若信道忙，则等待下一个时间槽，重新开始发送4.若产生冲突，等待一随机时间，重新开始发送l折中方案：既能像非坚

7、持型CSMA那样减少冲突，又能像1-坚持型CSMA那样减少媒体空闲时间的，适用于分槽信道（4）三种CSMA协议的比较4、带冲突检测的载波侦听多路访问协议CSMA/CD引入原因l当两个帧发生冲突时，两个被损坏帧继续传送毫无意义，而且信道无法被其他站点使用，对于有限的信道来讲，这是很大的浪费。如果站点边发送边监听，并在监听到冲突之后立即停止发送，可以提高信道的利用率，因此产生了CSMA/CD原理l站点使用CSMA协议进行数据发送；l在发送期间如果检测到冲突，立即终止发送，并发出一个瞬间干扰信号，使所有的站点都知道发生了冲突；l在发出干扰信号后，等待一段随机

8、时间，再重复上述过程CSMA/CD协议流程图CSMA/CD工作状态分三个周期：传输周期、竞争周