计算机网络教学幻灯片第4章.ppt

计算机网络 绥化学院计算机系 李欣 LAN典型拓扑结构 3. 局域网体系结构 局域网的标准：IEEE802（ISO8802） IEEE802是一个标准系列：IEEE802, IEEE802.1～IEEE802.14 其体系结构只包含了两个层次：数据链路层，物理层 数据链路层又分为逻辑链路控制和介质访问控制两个子层 IEEE802标准系列中的主要标准 802.2 - 逻辑链路控制 802.3 - CSMA/CD（以太网） 802.4 - Token Bus （令牌总线） 802.5 - Token Ring（令牌环） 802.6 - 分布队列双总线DQDB -- MAN标准 802.8 – FDDI（光纤分布数据接口） 802.11 – WLAN（无线局域网） IEEE802体系结构示意图 数据链路层在不同的子标准中定义 分别对应于LLC子层和MAC子层 局域网的物理层 功能： 位流的传输； 同步前序的产生与识别； 信号编码和译码。 IEEE802定义了多种物理层，以适应不同的网络介质和不同的介质访问控制方法。 两个接口： 连接单元接口（AUI）－可选，仅用于粗同轴电缆 介质相关接口（MDI） 屏蔽不同介质的特性，使之不影响MAC子层的操作 局域网的数据链路层 按功能划分为两个子层：LLC和MAC 功能分解的目的： 将功能中与硬件相关的部分和与硬件无关的部分分开，以适应不同的传输介质。 解决共享信道(如总线)的介质访问控制问题，使帧的传输独立于传输介质和介质访问控制方法。 LLC： 与介质、拓扑无关； MAC：与介质、拓扑相关。 局域网的数据链路层的特点： 局域网链路支持多路访问，支持成组地址和广播； 支持介质访问控制功能； 提供某些网络层的功能，如网络服务访问点(SAP)、多路复用、流量控制、差错控制、... MAC子层功能：实现、维护MAC协议，差错检测，寻址。 LLC子层功能：向高层提供统一的链路访问形式，组帧/拆帧、建立/释放逻辑连接，差错控制，帧序号处理，提供某些网络层功能。 对不同的LAN标准，它们的LLC子层都是一样的，区别仅在MAC子层（和物理层）。 LLC的帧结构 局域网的网络层和高层 4.2 介质访问控制方法 信道共享技术分类 局域网中的介质访问控制方法 1. CSMA/CD 多个站点如何安全地使用共享信道？ 最简单的思路：发送前先检测一下其它站点是否正在发送（即信道忙否）。 若信道空闲，是否可以立即发送？ 若有多个站点都在等待发送，必然冲突！ 解决：等待一段随机时间后再发（降低了冲突概率） 若信道忙，如何处理？ 继续监听： 等到信道空闲后立即发送 等到信道空闲后等待随机时间后再发送 等待一段随机时间后再重新检测信道 一旦出现两个站点同时发送的情况，如何处理？ 以上方法均无法处理！ CSMA/CD协议的时间槽 时间槽——能够检测到冲突的时间区间（也称为争用时隙或碰撞窗口） 若两站点之间传播时延为a，则时间槽＝2a。如下图所示： 时间槽的意义： 一个站点开始发送后，若在时间槽内没有检测到冲突，则本次发送不会再发生冲突； 时间槽与网络跨距、传输速率、最小帧长有密切的关系！ 以太网中，时间槽＝51.2μs 传输速率＝10Mb/s时，一个时间槽内可发送512bits，即64字节（所以也称一个时间槽长度为64字节） 。 由此可知： 1. 冲突只可能在一帧的前64字节内发生； 2. 帧长度小于64字节时，将无法检测出冲突； ∴以太网规定，最小帧长度为64字节 3. 长度小于64字节的帧（碎片帧）都是无效帧。 想一想：什么情况下会产生碎片帧？ 与时间槽相关的几个网络参数 采用CSMA/CD的局域网中，由于时间槽的限制，传输速率R、网络跨距S、最小帧长Fmin三者之间必须满足一定的关系： Fmin＝kSR k:系数 可以看出： 最小帧长度不变时，传输率越高，网络跨距就越小； 传输率固定时，网络跨距越大，最小帧长度就应该越大； 网络跨距固定时，传输率越高，最小帧长度就应该越大。 非常重要的结论！ 退避时间的确定（退避算法） CSMA/CD采用了截断二进制指数退避算法 算法如下： 1. 令基本退避时间T=2a（即时间槽长度）； 2. k=min（重传次数，10）； 3. r=在 [0, 1, …, (2k-1)] 中随机取一个数； 4. 退避时间=rT。 限定最大重传次数＝16，若发送16次仍不成功，则发送失败。 CSMA/CD的优缺点 控制简单，易于实现； 网络负载轻时，有较好的性能： 30％－40％以内 延迟时间短、速度快 网络负载重时，性能急遽下降： 70％－80％以上 冲突数量的增长使网络速度大幅度下降 2. 令牌传递