第6章局域网与城域网.ppt

第6章 局域网与城域网 * * 6.2 介质访问控制方法 评价介质访问控制方法有三个基本要素： 协议简单； 有效的通道利用率； 公平性,网上站点的用户公平合理地使用网络。 6.2.1 争用技术基础 争用(Contention)技术又称随机访问技术，即两个或多个用户站点竞争使用同一线路或信道。这种竞争是随机的，在任何时刻与任意站点之间都可能发生。早期研制的随机访问系统称为ALOHA (Additive Link On line Hawaii System)，是20世纪70年代初在夏威夷大学试验成功的。 * * 在ALOHA系统之后，又相继出现了许多改进的协议，一个突出的例子是载波监听多路访问／冲突检测，简称CSMA／CD (Carrier Sense Multip1e Access with Collision Detection)，现已成为总线型拓扑结构LAN的标准协议。 一、ALOHA技术 1.纯ALOHA 夏威夷大学的ALOHA方式称为纯ALOHA，它起初是在无线公用信道上实现的。ALOHA是集中控制的转接系统，设立一个中央控制主站，使用两个频率：一个为407．35MHz，用于用户站点到主站的上行传输(争用方式)；另一个为413．475MHz，可用于主站到用户站点的下行传输(广播方式)。两个信道带宽各为100kHz，其数据率为9600b／s。 * * 传输是以分组形式进行的，每个站点均可自由地发送分组，并利用应答技术来确保发送的成功。当从站发出一个分组后，必须等待主站的应答来确认，才能继续发下一个分组。若等待一定时间仍收不到应答信号，则意味着分组出现冲突(Collision)，该站应重发同一分组。 可想而知，由于分组是随机发送的，在最不利的情况下，可能会使上一分组的尾部与后一分组的前部相冲突，致使两败俱伤，这样相邻的两分组都得重发。纯ALOHA技术在低负载条件下，冲突较少，传输时延不大，网络仍有一定的实用价值。但在重负载下，由于冲突增多，纯ALOHA的信道利用率最多只有18.4％。这显然不能令人满意。 * * 2.时隙ALOHA 为了提高信道利用率，人们又提出了时隙ALOHA方式，它将各站点都同步工作，且将时间分为等长的时隙T0，同时规定不论分组何时到达站点，只能在每个时隙开始瞬间才能发送出去。于是，网络一旦发生冲突，只会破坏一个时隙内各分组的传送。 与纯ALOHA相比，时隙ALOHA冲突的危险区时间由2个T0变为一个T0，信道利用率也提高了1倍。 二、 CSMA技术 CSMA是ALOHA系统的一种改进协议。采用附加的硬件接口，每个站点都能在发送前监听到同一信道其他站点是否在发送分组。如果监听到有分组在传输，这个站就暂 * * 不发数据，从而减少了发生冲突的可能性，这样可以提高吞吐量和信道利用率，减少成功发送分组的时延。 根据每个站点在准备发送分组及监听信道已被占用时所采取的策略不同，CSMA方式可分为： (1)非持续CSMA 非持续CSMA的工作原理为：如果监听到信道为空闲，便立即发送分组；如果监听到信道为忙，则启动一随机延迟定时器，等到超时后再监听信道。 (2)时隙非持续CSMA 时隙非持续CSMA的操作过程与非持续CSMA基本相同，只是允许在每个时隙开始瞬时才能发送分组 (3)持续CSMA 持续CSMA的操作过程如下：如果监听到信道为空闲，便立即发送分组；如果监听到信道为忙，则继续坚持 监听信道，直至信道为空闲。 * * (4) p持续CSMA p持续CSMA的操作过程为：如果监听到信道为空闲，则以概率p的可能立即发送分组，而以(1-p)概率推迟一定时间后再发送；如果遇到信道忙，则继续坚持监听，直到信道为空闲，再以概率p来发送分组。 CSMA在发送分组之前进行载波监听，减少了冲突的可能性。但由于传输时延的存在，冲突仍然是难以避免的。CSMA算法没有检测冲突的功能，即使冲突已发生，仍然要将已遭破坏的帧发完，这导致总线的利用率降低。 * * 6.2.2 CSMA/CD介质访问控制方法 一、CSMA/CD工作原理 IEEE 802.3定义了CSMA/CD介质访问控制(MAC)协议。CSMA/CD载波监听多路访问/冲突检测基于介质共享的机理，在基带总线上只能存在一个单向的信息流，