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4.3 Ethernet以太网技术 20世纪80年代 10Base-T以太网 20世纪90年代 交换式以太网和快速以太网 1998年 千兆以太网 2002年 10G以太网 2007年 40G /100G下一代以太网标准 以太网技术 一.CSMA/CD协议 二.网卡与以太网地址 三.以太网的帧格式 四.以太网的发展与物理层标准 两个概念：传播时延与传输时延 传播速度：分组在通信链路上的速度，取决于链路的物理介质，一般略小于光速。 传播时延=两个通信对象的距离/传播速度 传输速度：分组中的比特被一位一位推向链路的速度，比如10Mb/s的以太网链路的传输速度是10Mb/s 传输时延=分组长度/传输速度,即分组的一位到最后一位传送到链路上需要的时间 一. CSMA/CD协议 ALOHA:第一个随机争用协议 CSMA:载波侦听多路访问 CSMA/CD: 带冲突检测的载波侦听多路访问 ALOHA:第一个随机争用协议 应用背景：无线通信环境，通信结点距离较远，目的是为了解决地面无线电广播信道的争用问题。 ALOHA:第一个随机争用协议 ALOHA协议的基本思想： 用户想发就发，发送过程中同时进行冲突检测，若 有冲突则等待一个随机时长后重复进行，直到发送成功。 冲突检测：共享介质中，某个用户发送数据后，网上 所有用户（包括发送者）都可以收到数据，发送者把收到 的数据与保留在缓冲区中的数据进行比较，若不同，则表 明发生了冲突。 ALOHA:第一个随机争用协议 ALOHA协议特点： 多用户竞争单信道使用权 发送方发送数据前不进行载波侦听，不考虑其他用户是否在发送，导致冲突概率大 无线通信距离长，传播时延传输时延，不便于侦听，发送完后仍然可能发生冲突 信道利用率低，仅为18% ALOHA协议的改进--分槽ALOHA ALOHA协议信道利用率低的原因 发送方在发送前没有也不便于进行侦听 载波侦听多路访问协议CSMA(Carrier Sense Multiple Access) 应用背景： 有线局域网，通信距离短，传播时延传输时延,便于侦听 基本思想： 站点在发送数据前，进行侦听。总线空闲则发送，忙则等待随机时间再侦听 载波侦听多路访问协议CSMA(Carrier Sense Multiple Access) CSMA分类：侦听到总线忙后的处理方案不同 1-坚持CSMA 0-坚持CSMA P-坚持CSMA 例：站点A在发送数据，但由于信道的传播时延，数据还未到达站点B，此时站点B要发送数据，它侦听到信道是空闲的，于是也开始发送数据，从而发生冲突。 CSMA的不足—未带冲突检测 由于CSMA发送过程中有可能发生冲突，但CSMA不进行冲突检测,当发送过程中发生冲突时,也要将被损坏的帧继续发送完,造成通信资源的浪费 带冲突检测的载波侦听多路访问协议CSMA/CD(CSMA With Collision Detection) 1、CSMA/CD 基本思想： 某站点想要发送数据，它必须首先侦听信道； 如果信道空闲，立即发送数据，并进行冲突检测； 如果信道忙，继续侦听信道，直到信道变为空闲，立即发 送数据，并进行冲突检测； 如果站点在发送数据过程中检测到冲突，立即停止发送数 据，并等待一随机长的时间，重新侦听信道。 CSMA/CD技术实现 1.先听后发:载波侦听技术 2.边发边听:冲突检测技术 3.冲突停止:发送“冲突加强”信号 4.延迟重发:二进制指数退避算法 1.先听后发:载波侦听技术 曼彻斯特编码的规则： 每比特的周期T分为前T/2与后T/2两部分； 通过前T/2传送该比特的反码，通过后T/2传送该比特 的原码(或相反)； 优点： 每个比特的中间有一次电平跳变，两次电平跳变的时 间间隔可以是T/2或T； 利用电平跳变可以产生收发双方 的同步信号； 缺点:需要为每一比特编码，编码效率低 先听后发:载波侦听技术 2.边发边听:冲突检测技术 1）发送站点采用比较法检测冲突 发送同时接收总线上的信号，与发送出去的数据 比较是否一致 2）接收站点采用编码违例判决法检测冲突 检测编码是否符合曼彻斯特编码规则，不符合就认定为发生冲突。 边发边听:冲突检测技术 问题： 1. 为什么在发送过程中可能冲突? 2.最长多长时间可以检测到所有可能的 冲突? AB两节点相距D，信号传播速度V,A在发送数据后,在多长时间内可以检测出所有可能的冲突？ 冲突窗口的概念 练习 某局域网采用CSMA/CD协议实现介质访问控制，数据传输速率为10Mb/s，主机甲和主机乙之间的距离为2