 下载
 收藏
该文档贡献者很忙，什么也没留下。
 下载此文档
正在努力加载中...
无线局域网介质访问控制层性能建模与分析
下载积分：1598
内容提示：
文档格式：PDF|
浏览次数：0|
上传日期： 09:10:51|
文档星级：
该用户还上传了这些文档
无线局域网介质访问控制层性能建模与分析.PDF
官方公共微信您所在位置： &
&nbsp&&nbsp&nbsp&&nbsp
介质访问控制层.pdf76页
本文档一共被下载：
次 ,您可免费全文在线阅读后下载本文档
文档加载中...广告还剩秒
需要金币：60 &&
你可能关注的文档：
··········
··········
第三章 介质访问控制层MAC
ZigBee 的 MAC 层主要是为 Zigbee 节点的 MAC 层实体之间提供
可靠的数据链路,它处于 NWK 层和 PHY 层之间。 IEEE 802.15.4
定义的 MAC 层参考模型如图 3.1 所示:
M C P S - S A P M L M E - S A P
P D - S A P P L M E - S A P图 3.1
MAC 层参考模型
其 中 , PD-SAP 是 物 理 层 提 供 给 MAC 层 的 数 据 服 务 接 口 ;
PLME-SAP 是 物 理 层 提 供 给 MAC 层 的 管 理 服 务 接 口 ;
MCPS-SAPMAC Common Part Sublayer-Service Access Point是 MAC
层 提 供 给 网 络 层 的 数 据 服 务 接 口 ; MLME-APMAC Sublayer
Management Entity-Service Access Point是 MAC 层提供给网络层的
管理服务接口。
主要功能包括如下几个方面:
( 1) 处理 PHY 层上传的数据帧 PSDU;
( 2) 利用 CSMA--UA 机制共享物理信道;
( 3) 发送信标帧和检测、跟踪信标帧;
( 4) 数据应答重传机制;
( 5) 能量扫描、主动扫描、被动扫描和孤点扫描;
( 6) 关联和退出关联功能。
介质访问控制层概述无线信道属于共享信道,在任何时间,若有一台设备正在使用该
信道发送数据,则其它设备就不能使用该信道,否则就会因为冲突 碰
撞 而产生错误。如何解决无线信道的合理共享是 MAC 层的关键技术之一,整个网络的性能如吞吐量、延迟、能量消耗等将取决于所采用
的 MAC 协议。
MAC 层拓扑结构
根 据 应 用 需 要 MAC 层 可 以 组 织 成 星 型 start网 络 或 对 等
peer-to-peer网络 也称点对点网络 ,图 3.2 给出了这两种网络结构。
每个网络都由一个 16 位长度的 PAN 标识符 PAN identifier, PAN ID
进行唯一区分。在 ZigBee 网络中,支持两种类型的物理设备:全
功能设备 FFD和精简功能设备 RFD。全功能设备 Full Function
Device, FFD:支持任何拓扑结构,可以成为网络协调器,能和任
何设备通信;精简功能设备 Reduced Function
正在加载中，请稍后...介质访问控制方法. 局域网使用广播 ... 解决以上问题的方法称为介..
扫扫二维码，随身浏览文档
手机或平板扫扫即可继续访问
介质访问控制方法
举报该文档为侵权文档。
举报该文档含有违规或不良信息。
反馈该文档无法正常浏览。
举报该文档为重复文档。
推荐理由：
将文档分享至：
分享完整地址
文档地址：
粘贴到BBS或博客
flash地址：
支持嵌入FLASH地址的网站使用
html代码：
&embed src='/DocinViewer-4.swf' width='100%' height='600' type=application/x-shockwave-flash ALLOWFULLSCREEN='true' ALLOWSCRIPTACCESS='always'&&/embed&
450px*300px480px*400px650px*490px
支持嵌入HTML代码的网站使用
您的内容已经提交成功
您所提交的内容需要审核后才能发布，请您等待！
3秒自动关闭窗口 下载
 收藏
该文档贡献者很忙，什么也没留下。
 下载此文档
正在努力加载中...
[精品]介质访问控制子层
下载积分：200
内容提示：介质访问控制子层介质访问
文档格式：PDF|
浏览次数：1|
上传日期： 14:31:36|
文档星级：
该用户还上传了这些文档
[精品]介质访问控制子层.PDF
官方公共微信第五章介质访问控制子层1主要内容（1）5.1 局域网概述 5.2 局域网拓扑结构和传输介质 5.3 局域网技术 5.3.1 信道分配 5.3.2 多路访问协议 5.4 局域网的IEEE 802系列标准 5.4.1 IEEE 802.3 和 Ethernet 5.4.2 IEEE 802.4：Token Bus 令牌总线 5.4.3
IEEE 802.5： Token Ring 令牌环 5.4.4 几种局域网的比较 5.4.5 逻辑链路控制LLC 2主要内容（2）5.5 网桥技术 5.5.1 连接 802.X和 802.Y的网桥 5.5.2 透明网桥/生成数网桥 5.5.3 源路由网桥 5.6 高速局域网技术 5.5.1 光纤分布式数据接口FDDI 5.5.2 DPT (Dynamic Packet Transport) 5.5.3 快速以太网 5.5.4 千兆以太网35.1 局域网概述（1）? 局域网产生的原因C 80年代，微型机发展迅速，彼此需要 相互通信（近距离），共享资源； C 分布式的网络应用：分布式计算，分 布式数据库? 定义C 局域网是一种将小区域内的各种通信 设备互连在一起的通信网络。45.1 局域网概述（2）? 局域网的基本特点C 高数据传输率（10 ~ 1000 Mbps） C 短距离（0.1 ~ 10 km） C 低出错率（10-8 ~ 10-11）? 局域网发展趋势C 高速，10G Ethernet C 移动，无线局域网 IEEE 802.1155.2 局域网拓扑结构和传输介质? 局域网拓扑结构 C 星型结构 C 环型结构 C 总线型结构 C 树型结构 ? 传输介质 C 双绞线 C 基带同轴电缆 C 光纤 C 无线65.3 局域网技术（1）5.3.1信道分配 ? 计算机网络可以分成两类C 使用点到点连接的网络 ―― 广域网 C 使用广播信道（多路访问信道，随机访问信 道）的网络――局域网 ? 关键问题：如何解决对信道争用? 解决信道争用的协议称为介质访问控制 协议 MAC (Medium Access Control)， 是数据链路层协议的一部分。 ? 信道分配方法有两种C 静态分配 C 动态分配75.3 局域网技术（2）? 静态分配C 频分多路复用 FDM（波分复用WDM） ? 原理：将频带平均分配给每个要参与通信的 用户 ? 优点：适合于用户较少，数目基本固定，各 用户的通信量都较大的情况 ? 缺点：无法灵活地适应站点数及其通信量的 变化 C 时分多路复用 TDM ? 原理：每个用户拥有固定的信道传送时槽 ? 优点：适合于用户较少，数目基本固定，各 用户的通信量都较大的情况 ? 缺点：无法灵活地适应站点数及其通信量的 8 变化5.3 局域网技术（3）? 动态分配C 信道分配模型的五个基本假设： ? 站点模型：每个站点是独立的,并以统计固定 的速率产生帧,一帧产生后到被发送走之前, 站点被封锁； ? 单信道假设：所有的通信都是通过单一的信 道来完成的，各个站点都可以从信道上收发 信息 ? 冲突假设：若两帧同时发出，会相互重叠， 结果使信号无法辨认，称为冲突。所有的站 点都能检测到冲突，冲突帧必须重发； ? 连续时间和时间分槽（确定何时发送）； ? 载波监听和非载波监听（确定能否发送）。 95.3 局域网技术（4）5.3.2多路访问协议 ? 定义：控制多个用户共用一条信道的协议 5.3.2.1 ALOHA协议 ? 70年代，Norman Abramson设计了 ALOHA协议C 目的：解决信道的动态分配，基本思想可用于 任何无协调关系的用户争用单一共享信道使用 权的系统； C 分类：纯ALOHA协议和分槽ALOHA协议105.3 局域网技术（5）? 纯ALOHA协议C 基本思想：用户有数据要发送时，可以直接发至 信道；然后监听信道看是否产生冲突，若产生冲 突，则等待一段随机的时间重发 C 多用户共享单一信道，并由此产生冲突，这样的 系统称为竞争系统； C 信道效率 ? 假设：帧长固定，无限个用户，按泊松分布产 生新帧，平均每个帧时（frame time）产生N 帧（0 & N & 1）；发生冲突重传，新旧帧共传 k次，遵从泊松分布，平均每个帧时产生G帧；115.3 局域网技术（6）?吞吐率 S = GP0，P0为发送一帧不受冲突 影响的概率；?一个帧时内产生k帧的概率：Pr[k] = GkeG/k!，两个帧时平均产生2G个帧，在冲突 危险区内无其它帧产生的概率为：P0 = e2G，所以S = Ge-2G； ?效率：信道利用率最高只有18.4%.125.3 局域网技术（7）? 分槽ALOHA协议C 基本思想：把信道时间分成离散的时间槽， 槽长为一个帧所需的发送时间。每个站点只 能在时槽开始时才允许发送。其他过程与纯 ALOHA协议相同。 C 信道效率 ? 冲突危险区是纯ALOHA的一半，所以 P0 = e-G，S = Ge-G； ? 与纯ALOHA协议相比，降低了产生冲突 的概率，信道利用率最高为35.8%。15165.3 局域网技术（8）5.3.2.2 载波监听多路访问协议CSMA （Carrier Sense Multiple Access Protocols） ? 载波监听（Carrier Sense）C 站点在为发送帧而访问传输信道之前，首先 监听信道有无载波，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。? 多路访问（Multiple Access）C 多个用户共用一条线路175.3 局域网技术（9）? 1-坚持型CSMA（1-persistent CSMA）C 原理 ? 若站点有数据发送，先监听信道； ? 若站点发现信道空闲，则发送； ? 若信道忙，则继续监听直至发现信道空闲， 然后完成发送； ? 若产生冲突，等待一随机时间，然后重新 开始发送过程。 C 优点：减少了信道空闲时间； C 缺点：增加了发生冲突的概率； C 广播延迟对协议性能的影响：广播延迟越大， 发生冲突的可能性越大，协议性能越差。185.3 局域网技术（10）? 非坚持型CSMA（nonpersistent CSMA）C 原理 ? 若站点有数据发送，先监听信道； ? 若站点发现信道空闲，则发送； ? 若信道忙，等待一随机时间，然后重新开始 发送过程； ? 若产生冲突，等待一随机时间，然后重新开 始发送过程。 C 优点：减少了冲突的概率； C 缺点：增加了信道空闲时间，数据发送延迟增 大 C 信道效率比 1-坚持CSMA高，传输延迟比 1-坚 持CSMA大。 195.3 局域网技术（11）? p-坚持型CSMA（p-persistent CSMA）- 适用于分槽信道 - 原理 ? 若站点有数据发送，先监听信道； ? 若站点发现信道空闲，则以概率p发送数据， 以概率q =1- p 延迟至下一个时槽发送。若 下一个时槽仍空闲，重复此过程，直至数据 发出或时槽被其他站点所占用； ? 若信道忙，则等待下一个时槽，重新开始发 送 ? 若产生冲突,等待一随机时间,然后重新开始 发送? 五种多路访问协议性能比较20215.3 局域网技术（12）5.3.2.3 带冲突检测的载波监听多路访问 协议CSMA/CD ? 引入原因C 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。225.3 局域网技术（13）? 原理C 站点使用CSMA协议进行数据发送； C 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； C 在发出干扰信号后，等待一段随机时 间，再重复上述过程。235.3 局域网技术（14）? 工作状态C 传输周期 C 竞争周期 C 空闲周期? 问题C 一个站点确定发生冲突要花多少时间？ ? 最坏情况下，2倍电缆传输时间? CSMA/CD功能流程245.3 局域网技术（15）5.3.2.4 无冲突协议（Collision-Free Protocols） ? 基本位图协议（A Bit-Map Protocol）C 工作原理 ? 共享信道上有N个站，竞争周期分为N个 时槽，如果一个站有帧发送,则在对应的 时槽内发送比特1； ? N个时槽之后，每个站都知道哪个站要发 送帧，这时按站序号发送。255.3 局域网技术（16）C 象这样在实际发送信息前先广播发送请求的 协议称为预留协议（reservation protocol） C 效率 ? 轻负载下，效率为 d / (N + d)，数据帧 由d个时间单位组成； ? 重负载下，效率为 d / (d + 1)。 C 缺点 ? 与站序号有关的不平等性,序号大的站得 到的服务好； ? 每个站都有 1 比特的开销。 265.3 局域网技术（17）? 二进制倒计数协议 （Binary Countdown） C 工作原理 ? 所有站的地址用等长二进 制位串表示，若要占用信 道，则广播该位串 ? 不同站发的地址中的位做 “或”操作，一旦某站了 解到比本站地址高位更高 的位置被置为“1”，便 放弃发送请求 C 效率 ? d / (d + log2N)275.3 局域网技术（18）5.3.2.5 有限竞争协议（LimitedContention Protocols） ? 占用信道的策略C 竞争方法 ? 例，CSMA； ? 轻负载下，发送延迟小；重负载下，信道效 率低 C 无冲突方法 ? 例，基本位图法； ? 轻负载下，发送延迟大；重负载下，信道效 28 率高5.3 局域网技术（19）- 有限竞争方法 ? 结合以上两种方法，轻负载下使用 竞争，重负载下使用无冲突方法。 ? 减少竞争的站的数目可以增加获取 信道的概率 ? 基本思路：将站分组，组内竞争； ? 问题：如何分组？295.3 局域网技术（20）? 适应树搜索协议（The Adaptive Tree Walk Protocol）C 工作原理 ? 站点组织成二叉树；305.3 局域网技术（21）? 一次成功传输之后，第0槽全部站可竞争信 道，只有一个站要使用信道则发送；有冲 突则在第1槽内半数站（2以下站）参与竞 争。如其中之一获得信道，本帧后的时槽 留给3以下的站；如发生冲突，继续折半搜 索。 C 当系统负载很重时，从根结点开始竞争发生 冲突的概率非常大。为提高效率，可以从中 间结点开始竞争。问题：搜索应该从树的哪 一级开始？315.3 局域网技术（22） 波分多路访问协议? 波分多路访问协议是利用FDM、 TDM或者两者结合起来，将信道分 成多个子信道，然后动态地根据需 要分配这些子信道。 这样的方案通常用于光纤LAN上， 从而允许在同一时刻，不同的会话 使用不同的波长（即波长）。?构建全光学LAN的一种简单方法是使 用一个无源的星型连接器。为了允许在同一时刻有多个站进行传输， 波谱被分成多个信道（波段）。 这个协议称为WDMA（波分多路访问） 每个站被分配两个信道，一个窄的信道用 作控制信道，通过它可以向每个站发送通 知信息；一个宽的信道用作数据信道，通 过它每个站都可以输出数据帧。32退避算法CSMA/CD算法中，在检测到冲突，并发完阻塞信号后， 为了降低再冲突的概率，需要等待一个随机时间，然后再用 CSMA的算法发送。为了决定这个随机时间，一个通用的退避 算法称为二进制指数退避算法。其过程如下： ①对每个帧，当第一次发生冲突时，设置参量为L=2。 ②退避间隔取1～L个时间片中的一个随机数。1个时间片等于 2a。 ③当帧重复发生一次冲突时，将参量L加倍。 ④设置一个最大重传次数，超过这个次数，则不再重传，并报 告出错。 这个算法是按后进先出的次序控制的，即未发生冲突， 或很少发生冲突的帧，具有优先发送的概率。而发生过多次冲 突的帧，发送成功的概率反而小。335.3 局域网技术（23）5.3.2.6 无线局域网协议 ? 无线局域网产生背景C 笔记本电脑的普及促进了无线局域网的发展 C Portable（轻便） ≠ mobile C 要做到真正的移动，需要使用无线信号进行 通信 C 基于蜂窝（cell）的通信 C 每个蜂窝内只有一个信道（与蜂窝电话不同） C 一个站点发送的信号，只能被它周围一定范 围内的站点接收到 C 短距离传输34? 无线局域网的特点5.3 局域网技术（24）? 无线局域网与有线局域网不同，具有 C 隐藏站点问题（hidden station problem） ? 由于站点距离竞争者太远，从而不能发现潜在介质 竞争者的问题称为隐藏站点问题。 ? A向B发送数据的过程中，C由于收不到A的数据， 也可以向B发送数据，导致B接收发生冲突。355.3 局域网技术（25）- 暴露站点问题（exposed station problem） ? 由于非竞争者距离发送站点太近， 从而导致介质非竞争者不能发送数 据的问题称为暴露站点问题。 ? B向A发送数据，被C监听到，导致 C不能向D发送数据。365.3 局域网技术（26）? 传统的CSMA协议不适合于无线局域网， 需要特殊的MAC子层协议C CSMA ? 在电缆上，信号传播给所有站点 ? CSMA只判断本发送站点周围是否有活跃 发送站点 ? 冲突被发送站点发现 ? 某一时刻，信道上只能有一个有效数据帧 C 无线局域网 ? 信号只能被发送站点周围一定范围内的站 点接收375.3 局域网技术（27）? MAC子层协议需要尽量保证接收站点周围一定范 围内只有一个发送站点。 ? 冲突被接收站点发现 ? 某一时刻，信道上可以有多个有效数据帧 ? MACA（Multiple Access with Collision Avoidance） 避免冲突的多路访问 - 是IEEE 802.11无线局域网标准的基础 - CSMA/CA（CSMA with Collision Avoidance 避免 冲突的CSMA）协议 - 基本思想：发送站点刺激接收站点发送应答短帧，从 而使得接收站点周围的站点监听到该帧，并在一定时 间内避免发送数据385.3 局域网技术（28）C 基本过程 ? A向B发送RTS(Request To Send)帧，A 周围的站点在一定时间内不发送数据，以 保证CTS帧返回给A； ? B向A回答CTS(Clear To Send)帧，B周 围的站点在一定时间内不发送数据，以保 证A发送完数据； ? A开始发送 ? 若发生冲突，采用二进制指数后退算法等 待随机时间，再重新开始。39405.3 局域网技术（29）? MACAW（MACA改进型）C 对MACA协议做了改进，提高了性能 C 主要改进 ? 对每个成功传输的数据帧，都要产生确认 帧 ? 增加了（发送站点的）载波监听 ? 发生冲突后，针对每个数据流（相同源和 目的地址）执行后退算法，而不是针对每 个站点 ? 发生拥塞时，站点间交互信息41小结? 关键问题：在MAC子层,如何解决多个站点争用共享信道？ ? 信道分配方式：静态（FDM、WDM、TDM），动态 ? 多路访问协议 C ALOHA：纯ALOHA、分槽ALOHA，（冲突危险区） C CAMA：1-坚持型CSMA、非坚持型CSMA、 p-坚持型 CSMA（分槽协议） C CSMA/CD：二进制指数退避算法 ? 无冲突协议、有限竞争协议 ? 无线局域网协议425.4 局域网的IEEE 802系列标准（1）? IEEE 802协议C IEEE 802系列标准定义了若干种LAN，包 括对物理层、MAC子层的定义和描述。它 的组成如下： ? 802.1 基本介绍和接口原语定义 ? 802.2 逻辑链路控制（LLC）子层 ? 802.3 采用CSMA/CD技术的局域网 ? 802.4 采用令牌总线（Token Bus）技术 的局域网 ? 802.5 采用令牌环（Token Ring）技术 的局域网435.4 局域网的IEEE 802系列标准（2）? 802标准在网络体系结构中的位置445.4 局域网的IEEE 802系列标准（3）? LAN的参考模型C 逻辑链路控制子层 LLC（Logical Link Control） ? 引入LLC子层的原因： C MAC子层只提供尽力而为的数据报服 务，不提供确认机制和流量控制（滑动 窗口），有些情况下，这种服务足够， 如支持IP协议；当需要确认和流控的时 候，这种服务就不能满足，需要LLC。 ? LLC子层提供确认机制和流量控制； ? LLC隐藏了不同802MAC子层的差异，为 网络层提供单一的格式和接口；455.4 局域网的IEEE 802系列标准（4）? LLC提供三种服务选项： C 不可靠数据报服务 C 有确认数据报服务 C 可靠的面相连接的服务 ? LLC帧头基于HDLC协议 C 介质访问控制子层 MAC（Medium Access Control） ? 数据封装（发送和接收） C 成帧（帧定界、帧同步） C 寻址（源和目的地址处理） C 差错检测465.4 局域网的IEEE 802系列标准（5）? 介质访问管理 C介质分配（冲突避免） C冲突解决（处理冲突）? 分成两个子层的原因- 管理多点访问信道的逻辑不同于传统 的数据链路控制； - 对于同一个LLC，可以提供多个MAC 选择47485.4 局域网的IEEE 802系列标准（6）5.4.1IEEE 802.3 和 Ethernet ? 历史C ALOHA系统 C ALOHA + 载波监听 C Xerox 设计了2.94Mbps的采用CSMA/CD 协议的Ethernet C Xerox, DEC, Intel共同制定了10Mbps的 CSMA/CD以太网标准 C IEEE定义了采用1-坚持型CSMA/CD技术的 802.3局域网标准，速率从1M到10Mbps， 802.3标准与以太网协议略有差别。495.4 局域网的IEEE 802系列标准（7）? 802.3采用的电缆标准?物理层类型用以下域表示：- &数据传输速率 Mb/s& &介质类型& &最大段 长 (*100m)& - 10Base5含义:10：10M Base：基带 传输；5：500米 505.4 局域网的IEEE 802系列标准（8）? 10Base5：粗缆，AUI接口； ? 10Base2：细缆，BNC接口，T型头； ? 10Base-T：RJ-45接口 C 收发器（transceiver）：处理载波监听 和冲突检测? 布线拓扑结构C 总线形，脊椎形，树形，分段515.4 局域网的IEEE 802系列标准（9）? 扩展网段长度C 中继器：物理层设备，只对信号进行 接收、放大和双向重传； C 两个收发器之间最多使用4个中继器， 最长2500米? 802.3的信号编码C 由于曼彻斯特编码的简单，所有的 802.3基带系统都使用曼彻斯特编码。5253548个办公室的网络连接 (a) 粗缆 (b) 细缆 (c) 10Base-T 双绞线。5510Base-T hub565.4局域网的IEEE 802系列标准（10）? 最短帧长 （1）由于局域网总线结构采用CSMA/CD方式， 希望能够检测冲突； （2）那么，怎样来估算所需的冲突检测时间？ 结论：对于基带总线而言，此时用于检测一个 冲突的时间不会超过任意两个站之间最大的传 输延迟的两倍。 对于宽带总线而言，冲突检测时间等于两个 站之间最大传播延迟的四倍。57基带传输实例：图中假定发送时间为 1，A,B两个站点位于总 线的两端，传播时间为 a=0.5,由图中可以看出， 当A点发送后，经过 2a=1的时间才能检测出 冲突。 所以对于基带 CSMA/CD，要求分组长 度不应太小，否则在冲 突之前传输已经完成， 如果太长，肯定产生冲 突，实际上分组被冲突 所破坏。 t0a=0.5发送时间＝1AA开始发送 t0+a-ξBAB开始发送t0+0.5BAB检测出冲突 t0+1-ξBA正好在发送结束前A检测出冲突58B最小帧长? 最小帧长：保证在信息发送完成之 前能够检测到冲突。 ? 最小帧长为Lmin ? Lmin＝2R×d/v ? 其中：R为网络数据速率 ? d为最大段长 ? v为信号传播速度595.4局域网的IEEE 802系列标准（11）C 10Mbps LAN，最大冲突检测时间为51.2微 秒，最短帧长为64字节； C 网络速度提高，最短帧长也应该增大或者站 点间的距离要减小。? 二进制指数后退算法C 算法 ? 将冲突发生后的时间划分为长度为51.2微 秒的时槽 ? 发生第一次冲突后，各个站点等待 0 或 1 个时槽再开始重传；605.4局域网的IEEE 802系列标准（12）? 发生第二次冲突后，各个站点随机地选择 等待0,1, 2或3个时槽再开始重传； ? 第 i 次冲突后，在 0 至 2i-1 间随机地选 择一个等待的时槽数，再开始重传； ? 10次冲突后，选择等待的时槽数固定在0 至210-1间； ? 16次冲突后，发送失败，报告上层。? 交换式802.3 LAN- 目的：减少冲突； - 两种实现方法615.4局域网的IEEE 802系列标准（13）? 一个卡内是一个802.3LAN，构成自 己的冲突域，卡间并行； ? 使用端口缓存，无冲突发生。625.4局域网的IEEE 802系列标准（14）5.4.2IEEE 802.4：令牌总线 Token Bus （自学） 5.4.3IEEE 802.5：令牌环 Token Ring ? 技术产生原因C 环实际上并不是一个广播介质，而是不同的 点到点链路组成的环，点到点链路有很多技 术优势； C 各个站点是公平的，获得信道的时间有上限， 避免冲突发生； C IBM选择Token Ring作为它的LAN技术。635.4局域网的IEEE 802系列标准（15）? 基本思想 C 令牌（Token）是一种特殊的比特组合模式，一个 站要发送帧时，需要抓住令牌，并将其移出环； C 环本身必须有足够的时延容纳一个完整的令牌，时 延由两部分组成：每站的1比特延迟和信号传播延 迟。对于短环，必要时需要插入人工延迟； C 环接口有两种操作模式：监听模式和传输模式。 C 当一个站点有数据发送时，在令牌通过此站点时， 将令牌从环上取下，发送自己的数据，然后重新生 成令牌，发送站负责将发出的帧从环上移去，并转 入监听模式。645.4局域网的IEEE 802系列标准（16）- 确认：帧内一个比特域，初值为0，目的站 收到后，将其变为1；对广播的确认比较复 杂； - 重负载下，效率接近100%。 - 环网设计分析的一个主要问题是 1 比特的 “物理长度”，数据传输速率为 R Mbps， 典型信号传播速率为200米/微秒，则1 比特 的“物理长度”为 200/R米； - 环接口引入了1比特的传输延迟。6566环的长度用位计算? 环上每个中继器引入 1 bit ? 环上保留的位数：传播延迟(?s /km)? 介质长度 ? 数据速率 + 中继器延迟67例：? 介质长度 L = 1 km ? 数据速率 C = 4 Mbit/s ? 站点数 N = 50解： 传播延迟 tp = 5 ?s环上保留的位数 = 5 ? 1 ? 4 + 50 = 70 bit685.4局域网的IEEE 802系列标准（17）? 802.5的布线- 屏蔽双绞线，速率为1/4/16M，采用差 分曼彻斯特编码传输； - 为解决环断裂导致整个环无法工作的 问题，使用线路中心（Wire Center） 进行布线，线路中心设有旁路中继器。69705.4局域网的IEEE 802系列标准（18）5.4.4三种局域网的比较 ? 802.3C 优点 ? 使用最为广泛； ? 算法简单； ? 站点可以在网络运行中安装； ? 使用无源电缆； ? 轻负载时，延迟为0。 C 缺点 ? 使用模拟器件,每个站点在发送的同时要检测 冲突； ? 最短帧长64字节，对于短数据来讲开销太大；715.4局域网的IEEE 802系列标准（19）? 无优先级,发送是非确定性的，不适合于 实时工作； ? 电缆最长2500米（使用中继器）； ? 速率提高时，帧传输时间减少，竞争时间 不变（2a），效率降低； ? 重负载时，冲突严重。? 802.4C 优点 ? 发送具有确定性，支持优先级，可处理短 帧； ? 使用宽带电缆，支持多信道； ? 重负载时，吞吐量和效率较高。725.4局域网的IEEE 802系列标准（20）C 缺点: ? 使用大量的模拟装置； ? 协议复杂； ? 轻负载时，延迟大； ? 很难用光纤实现。? 802.5C 优点 ? 使用点到点连接，完全数字化； ? 使用线路中心，自动检测和消除电缆故障；735.4局域网的IEEE 802系列标准（21）?支持优先级，允许短帧，但受令牌 持有时间限制，不允许任意长的帧； ?重负载时，吞吐量和效率较高。 - 缺点 ?中央监控； ?轻负载时，延迟大。745.5 网桥技术（1）? 定义：网桥（bridge）是工作在数据链 路层的一种网络互连设备，它在互连的 LAN之间实现帧的存储和转发。 ? 为什么使用桥？C 学校和企业的各个部门分别拥有自己独立管 理的LAN，为了进行交互，需要使用桥来实 现互连； C 一个企业分布在相隔很远的不同建筑物内， 在每个建筑物内组建单独的LAN，并使用桥 将这些LAN连接起来，是比较经济的方案；755.5 网桥技术（2）765.5 网桥技术（3）C 将一个负载很重的大LAN分隔成使用 网桥互连的几个LAN以减轻负担；775.5 网桥技术（4）C LAN上的两台机器其距离超过2500米，必 须使用网桥将这个 LAN 分隔以保证网络的 正常工作；A bridge using a leased satellite channel to connect LAN segments at two sites. A satellite bridge can span arbitrary distance.785.5 网桥技术（5）C 网桥可以互连不同类型的LAN； C 网桥可以隔离负载，防止出故障的站 点损害全网 C 网桥可以有助于安全保密。795.5 网桥技术（6）? 网桥的工作原理C 连接k个不同LAN的网桥具有k个MAC 子层和k个物理层。805.5 网桥技术（7）5.5.1连接 802.X和 802.Y的网桥 ? 互连时需要解决的相同问题C 不同LAN帧格式的转换； C 不同的LAN速率不同，网桥要有缓存能力； C 高层协议的计时器设置； C 不同的LAN支持的最大帧长度不同，例如： 帧分别为，5000。解决办法： 丢弃无法转发的帧。81825.5 网桥技术（8）? 三种不同的LAN互连共有九种组合C 动作 ? 格式转换和重新计算校验和 ? 变换位的顺序 ? 复制优先级 ? 产生一个虚拟的优先级 ? 放弃优先级 ? 把环排空 ? 设置A/C位 ? 解决速率快慢问题 ? 处理帧太长的问题83845.5 网桥技术（9）5.5.2透明网桥/生成树网桥 ? 工作原理：C 网桥工作在混杂（promiscuous）方式， 接收所有的帧； C 网桥接收到一帧后，通过查询地址/端口对 应表来确定是丢弃还是转发； C 网桥刚启动时，地址/端口对应表为空，采 用洪泛（flooding）方法转发帧； C 在转发过程中采用逆向学习(backward learning)算法收集MAC地址。网桥通过分 析帧的源MAC地址得到MAC地址与端口的 对应关系,并写入地址/端口对应表； 855.5 网桥技术（10）C 网桥软件对地址/端口对应表进行不断 的更新，并定时检查，删除在一段时 间内没有更新的地址/端口项； C 帧的路由过程 ? 目的LAN与源LAN相同，则丢弃帧； ? 目的LAN与源LAN不同，则转发帧； ? 目的LAN未知，则洪泛帧。86875.5 网桥技术（11）? 多个网桥（并行网桥）可能产生回路885.5 网桥技术（12）? 解决多个网桥产生回路的问题 C 思想 ? 让网桥之间互相通信，用一棵连接每个LAN的生 成树（Spanning Tree）覆盖实际的拓扑结构 C 构造生成树 ? 每个桥广播自己的桥编号，号最小的桥称为生成 树的根； ? 每个网桥计算自己到根的最短路径，构造出生成 树，使得每个LAN和桥到根的路径最短； ? 当某个LAN或网桥发生故障时，要重新计算生成 树； ? 生成树构造完后，算法继续执行以便自动发现拓 扑结构变化，更新生成树。89905.5 网桥技术（13）5.4.3 源路由网桥 ? CSMA/CD和Token Bus选择了透明网桥，Token Ring选择了源路由网桥 ? 源路由网桥的原理 C 帧的发送者知道目的主机是否在自己的LAN内； C 如果不在，在发出的帧头内构造一个准确的路由序 列，包含要经过的网桥、LAN的编号。并将发出的 帧的源地址的最高位置1； ? 例：图中A到D的路由为:(L1，B1，L2，B2， L3)915.5 网桥技术（14）C 每个LAN有一个12位的编号,每个网桥有一 个4位的编号； C 网桥只接收源地址的最高位为1的帧，判定 是转发还是丢弃； C 源路由的产生：每个站点通过广播“发现帧” (discovery frame)来获得到各个站点的最 佳路由。 ? 若目的地址未知，源站发送“发现帧”， 每个网桥收到后广播，目的站收到后发应 答帧，该帧经过网桥时被加上网桥的标识， 源站收到后就知道了到目的站的最佳路由。925.5 网桥技术（15）? 优点- 对带宽进行最优的使用。? 缺点- 网桥的插入对于网络是不透明的，需 要人工干预。站点要知道网络的拓扑 结构。935.5 网桥技术（17）远程网桥? 远距离网络连接。 ? 在每一个LAN上安放一个网桥，并且用点到点 数据链路协议，比如：PPP，由协议把完整的 MAC帧放到数据域中。945.6 高速局域网技术（1）5.5.1光纤分布式数据接口FDDI（Fiber Distributed Data Interface） ? 特征C 使用多模光纤作为传输介质 C MAC协议与 Token Ring 类似 C 100M的速率 C 采用4B/5B编码方法 ? 32中组合中的16种表示数据，3种表示定 界符，2种表示控制，3种表示硬件信号， 8种保留 C 最大距离200公里 C 最多1000个站点955.6 高速局域网技术（2）C 通常作为连接LAN的主干网络 C FDDI的双环操作 C FDDI定义了两类站：A类站连接双环，B类 站连接单环。 C 为提高信道利用率，站点发完数据后立即产 生新令牌，环上可能同时存在多个帧；9697985.6 高速局域网技术（3）5.5.3快速以太网（Fast Ethernet） ? 标准C 1995年，IEEE通过802.3u标准，实际上是 802.3的一个补充。原有的帧格式、接口、规程 不变，只是将比特时间从100ns缩短为10ns。? 对10 Mbps 802.3 LAN的改进C 一种方法是改进10Base-5 或 10Base-2，采用 CSMA/CD，最大电缆长度减为1/10，未被采纳； C 另一种方法是改进10Base-T，使用HUB，被采 纳991005.6 高速局域网技术（4）? 100Base-T4C 使用4对 ISO/IEC 11801定义的 3、4、5类平 衡双绞线; C 3类非屏蔽双绞线（UTP），使用25MHz的信 号（802.3使用20MHz的信号，由于使用 Manchester编码，波特率=2*比特率）； C 4对双绞线，1对 to the hub，1对 from the hub，另外2对根据数据传输方向变换； C 8B6T（8 bits map to 6 trits三进制数）编码， 使用三进制信号（ternary signals），1对双 绞线的比特率为25 * 8/6 = 33.3 Mbps，正向 100M，反向33.3M。1015.6 高速局域网技术（5）? 100Base-TXC 使用2对5类平衡双绞线或150?屏蔽平衡电缆， 1对 to the hub，1对 from the hub，全双工； C 5类双绞线使用125 MHz的信号； C 4B5B编码，5个时钟周期发送4个比特，物理层 与FDDI兼容，比特率为 125 * 4/5 = 100 Mbps ；? 100Base-FXC 使用2根多模光纤，全双工? 100Base-T4 和 100Base-TX 统称 100Base-T1025.6 高速局域网技术（6）? 两种类型的HUBC 共享式 HUB，一个冲突域，工作方式与802.3 相同，CSMA/CD，二进制指数后退算法，半 双工 … C 交换式HUB，输入帧被缓存，一个端口构成一 个冲突域。千兆以太网（Gigabit Ethernet） ? 标准：802.3z ? Gigabit Ethernet 使用扩展的 802.3 MAC 子层接口，通过GMII（Gigabit Media Independent Interface）与物理层相连； 1035.6 高速局域网技术（7）? 物理层实体：1000BASE-LX, 1000BASESX, 1000BASE-CX, 1000BASE-T. ? 1000BASE-X（包括1000BASE-SX, 1000BASE-LX, 和 1000BASE-CX）物理 层标准符合 ANSI X3.230-1994 (Fibre Channel) FC-0 和 FC-1，采用8B/10B编 码；1000BASE-T 采用4B/5B编码； ? 在一个冲突域内，只允许一个repeater104广播域和冲突域两个广播域，6个冲突域1055.7 中继器、集线器、网桥、交换 机、路由器和网关?中继器、集线器：目的是延伸网段、改变传输媒体；信号（含噪声）的接收和再 生；通过转发器互连的设备处于同一广播域；?网桥、交换机：目的互连两个独立的、仅在低两层实现上有差异的子网；信息帧 的转发（含异构网互连时的重新封装）；?路由器：目的互连两个或多个独立的同构或异构的网络；分组的封装和转发，屏 蔽3层以下的差异；?网关：两个应用之间的互连。例如：传输层网关、应用层网关等。1061075.8 虚拟LAN（VLAN）? 虚拟网络技术打破了地理环境的制约，在不改动网络物理连 接的情况下可以任意将工作站在工作组或子网之间移动，工 作站组成逻辑工作组或虚拟子网，提高信息系统的运作性能， 均衡网络数据流量，合理利用硬件及信息资源。 ? 同时，利用虚拟网络技术，大大减轻了网络管理和维护工作 的负担，降低网络维护费用。B1，B2网桥 S1，S2交换机 形成两个虚拟局 域网（VLAN） VLAN1： A,I,J,K,L,E,G,H VLAN2: B,C,D,F,M,N,O108虚拟局域网实例?设备选用Catalyst5500交换机1台，安装WS-X5530-E3管理引擎 ?多块WS-X5225R及WS-X5302路由交换模块 ?WS-X5302被直接插入交换机，通过二个通道与系统背板上的 VLAN 相连，从用户角度看认为它是1个1接口的模块，此接口支 持ISL(Interior Switching Link)，该协议用于实现交换机间的 VLAN中继。 ?在交换机内划有3个虚拟网，分别名为default、qbw、rgw，通 109 过WS-X5302实现虚拟网间路由。虚拟局域网? 虚拟局域网（Virtual LAN）是与地理位置无关的 局域网的一个广播域，由一个工作站发送的广播信 息帧只能发送到具有相同虚拟网号的其他站点，可 以形象地认为，VLAN 是在物理局域网中划分出的 独立通讯区域。 ? 在以交换机为核心的交换式局域网络中，VLAN 技 术应用广泛，其优势在于控制了网络上的广播风暴， 增加了网络的安全性，利于采用集中化的管理控制。 ? 其中，基于端口的 VLAN 划分方式较为常见，通过 将网络设备的端口划归不同的 VLAN 实现广播帧的 隔离。110虚拟局域网? VLAN的4种划分方式分别为： （1）基于端口划分； ? （2）基于MAC地址划分； ? （3）基于第三层地址划分； ? （4）基于策略划分（或基于应用划分）111虚拟局域网? 在基于端口的VLAN划分中，交换机上的每一个端口 允许以三种模式划入 VLAN 中。 ? 端口允许以3种方划归VLAN，分别为： （1）access模式，端口仅能属于一个VLAN，只能 接收没有封装的帧 （2）multi模式，端口可以同时属于多个VLAN，只 能接收没有封装的帧 （3）trunk模式，该端口可以接收包含所属VLAN信 息的封装帧，允许不同设备的相同VLAN通过trunk 互联112习题（P285） ? 19、21 ? 补充习题113
计算机网络 课件
第5章介质访问控制子层―汇集和整理大量word文档,专业文献,应用文书,考试资料,教学教材,办公文档,教程攻略,文档搜索下载下载,拥有海量中文文档库,关注高价值的实用信息,我们一直在努力,争取提供更多下载资源。