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计算机通信 第三章 数据链路层 Ⅱ（广播信道） 第三章 数据链路层 3.5 局域网概述 局域网的基本特点 局域网的体系结构（模型） 3.6 信道共享技术 基本概念 CSMA/CD共享技术 3.7 以太网 IEEE 802.5、 802.4 3.5 局域网概述 局域网最主要的特点是：网络为一个单位所拥有，且地理范围和站点数目均有限。 局域网具有如下的一些主要优点： 能方便地共享昂贵的外部设备、主机以及软件、数据。从一个站点可访问全网。 便于系统的扩展和逐渐地演变，各设备的位置可灵活调整和改变。 提高了系统的可靠性、可用性和残存性。 局域网的关键技术 拓扑结构（物理） 总线型、星型、环型、树型； 传输介质：双绞线、光纤、同轴电缆； 介质访问方法——按协议实现信道共享 CSMA/CD Token-passing（令牌机制） 信号传输形式 基带 宽带 局域网使用的传输介质 双绞线； 好的达到 100 M bps ； 50欧同轴电缆； 用于基带，10 M bps 75欧同轴电缆； 用于宽带，50 - 100 M bps 光纤； 1 G bps 以上； 为了使数据链路层能更好地适应多种局域网标准，802 委员会就将局域网的数据链路层拆成两个子层： 逻辑链路控制 LLC (Logical Link Control)子层 媒体接入控制 MAC (Medium Access Control)子层。 链路层划分子层 划分原则 MAC层与介质、拓扑相关； LLC层与介质、拓扑无关； 目的 降低实现复杂度 将帧的传输与介质、MAC方式独立起来； MAC层和LLC层的功能 MAC层：成帧/拆帧、实现和维护MAC协议，位差错检测与寻址； LLC层：提供与上层的逻辑接口，建立释放逻辑连接，差错控制，帧序号处理等； 有关LLC层 由于TCP/IP 体系经常使用的局域网是 DIX Ethernet V2 而不是 802.3 标准中的几种局域网，因此现在 802 委员会制定的逻辑链路控制子层 LLC（即 802.2 标准）的作用已经不大了。 很多厂商生产的网卡上就仅装有 MAC 协议而没有 LLC 协议。 3.6 信道共享技术 多个计算机用户共享信道的方式主要有： 使用复用器或集中器 频分复用、时分复用、码分复用、波分复用、统计复用（即集中器）。 使用多点接入技术 受控接入：轮叫轮询、传递轮询。 随机接入（包括不分时隙或分时隙两类）：ALOHA，CSMA 和 CSMA / CD。 使用复用器方式 多点接入方式 多点接入技术分两种 受控接入的特点是各个用户不能任意接入信道而必须服从一定的控制。 集中式控制的有多点线路轮询（polling）。 分散式控制的有令牌环形网。 随机接入的特点是所有的用户都可以根据自己的意愿随机地发送信息。 ALOHA、CSMA、CSMA/CD 最原始的ALOHA技术，称为纯ALOHA； 简单的历史背景 改进的时隙ALOHA技术，称为S-ALOHA; ALOHA的工作原理 可应用于无线信道、总线式网络等； 纯ALOHA 的性能分析 一个帧发送成功的条件，就是该帧与该帧前后的两个帧的到达时间间隔均大于T0 吞吐量S 这又称为吞吐率，它等于在帧的发送时间 T0 内成功发送的平均帧数。显然，0 ≤ S ≤ 1 ， 而 S＝1 是极限情况。 网络负载（Offered load）G 从网络的角度看，G 等于在 T0 内总共发送的平均帧数。这里包括发送成功的帧和因冲突未发送成功而重发的帧。显然，G ≥ S， 在稳定状态下，吞吐量 S 与网络负载 G 的关系为： S＝G ·? P[发送成功] 公式： S? =? G e－2G 吞吐量极值点（G=0.5,S=0.5e-1=0.184) 该公式推导前提：设帧的到达服从泊松分布 ；都是假定站的数目很大（理论上应为无穷大），而每一个站发送一个帧的概率很小（理论上应趋向于零），因为只有在这个条件下，各站随机地发送帧的总效应才相当于泊松过程。 将时间划分为一段段等长的时隙，记为T0. 同时规定，不论帧在何时产生（即到达一个站），它只能在每个时隙开始时才能发送出去。 这样的 ALOHA 系统叫做时隙 ALOHA 或 S-ALOHA。 时隙ALOHA吞吐量分析 一帧能够发送成功的条件是没有其他帧在同一时隙内到达 ； 时隙ALOHA的吞吐量：S ＝ G e－G 吞吐量极值点（G＝1，S＝e-1=0.368)； 公式推导前提与纯ALOHA一样； 吞吐量公式实际应用的条件 对于有限的站数，如使用前面推导的公式，究竟会带来多大的误差。 从表中所列数值可以看出，只要有 20