计算机网络-第四章-介质访问控制子层.ppt

计算机网络 第四章 介质访问控制子层 主要内容 信道分配策略 令牌传递网络 以太网 无线局域网 局域网互联 虚拟局域网 IEEE 802标准系列 1. 信道分配策略 信道划分： 频分多路复用：每个节点分配一个频段 时分多路复用：每个节点分配一个时隙 码分多址：每个节点分配一个编码 随机访问： 每个节点自主决定是否发送，冲突发生后，各个节点随机等待一段时间后重试。 轮流访问： 各个节点按照某种预定的顺序轮流发送，没有冲突。 随机访问--纯ALOHA 基本思想 节点从网络层接收到一个数据包后，立即封装成帧发送。 如果在预定的时间内没有收到确认，节点立即以概率 p 重发该帧，以概率 1-p 等待一个帧时。 在等待之后，仍以概率 p 重发该帧，以概率 1-p 等待一个帧时，直至发送成功。 随机访问信道的效率定义为： 当有大量的活动节点、每个节点总有大量的帧要发送时，长期运行过程中成功传输时间占总时间的份额。 纯ALOHA系统的吞吐量为 S = Ge-2G，其中G为系统负载。当G = 0.5时，S达到最大值，为0.184。 纯ALOHA的易损时间区 随机访问--时分ALOHA 基本思想： 将时间分成一系列离散的时隙，每个时隙用来传输一个帧； 每个节点只能在一个时隙的开始发送（需要一个全局时钟）； 如果在时隙结束前检测到冲突，则节点以概率 p 在后续的每一个隙重传它的帧，直至传送成功。 与纯ALOHA相比，每个帧的易损时间区缩小了，因而冲突的概率随之减小，系统吞吐量随之提高。 时分ALOHA系统的吞吐量为 S = Ge-G。当G = 1时，S达到最大值，为0.368。 时隙ALOHA的易损时间区 纯ALOHA和时分ALOHA的性能比较 随机访问--CSMA/CD 基本思想： 节点有帧要发送时，先侦听信道； 信道忙则坚持侦听直至信道空闲； 一旦发现信道空闲，立即发送； 传输的过程中检测信道，一旦检测到冲突立即停止发送； 随机等待一段时间后，重新侦听信道。 即使发送前先侦听信道，以下两种情况仍有可能发生冲突： 信号传播延迟不可忽略，相距较远的竞争节点在不知道另一节点正在发送的情况下发送。 两个节点同时等待另一个节点结束传输，然后同时发送。 以上观察表明，该策略仅适用于规模较小和负载较轻的网络。 轮流访问 预约 将时间划分成一系列预约周期和数据传输周期，每个预约周期包含N个时隙，每个节点对应一个时隙。 想发送数据的节点必须在其预约时隙到来时发一个“1”。 预约周期结束后，所有预约的节点按顺序发送。 令牌传递 一个称为令牌的特殊帧在节点间按固定的次序巡游； 节点收到令牌后，若没有数据发送，就将令牌传给下一个节点；否则发送一定数量的帧，再把令牌传给下一个节点。 2. 令牌传递网络 令牌环（802.5） FDDI 令牌总线（802.4） 2.1 令牌环 令牌环由环接口和环接口间的点到点链路组成，节点通过环接口连到网上。 数据沿着一个固定的方向在环上流动，每个节点从上游节点接收数据，然后立即转发到下游节点（边收边发而不是存储转发）。 目的节点将数据接收下来，同时仍向下游转发。 数据返回到发送节点时，发送节点将其从环上取消。 令牌传递 令牌是一个特殊的标记，其中有一个令牌位，该位为“0”表示是一个空闲令牌，为“1”表示该令牌正在被使用。 只有获得空闲令牌的节点允许发送，发送前将令牌位翻转为“1”，发完后将这一位置“0”，释放令牌。 协议规定了每个节点获得令牌后可以发送的最大数据量，以防止一个节点长时间占用信道。 令牌标记中包含优先级比特和预约比特，用于限制当前允许发送的最低优先级以及确定下一个令牌的优先级。 令牌标记中包含一个监控位，用于检测令牌的丢失。 令牌环的帧结构 2.2 FDDI FDDI在许多方面类似于802.5，但有以下重要区别： 802.5只有一个环，而FDDI由两个传输方向相反的环组成，正常情况下只有主环工作，主环出现故障时启动次环。 FDDI（续） 802.5设计为运行在4Mbps或16Mbps，采用差分曼彻斯特编码；而FDDI设计为运行在100Mbps，采用更高效的4B/5B编码。 在802.5中，数据帧由发送站负责取消，然后由发送站重新生成令牌。而在FDDI中，FDDI让目的节点取消帧，并重新生成令牌，因而FDDI并不是一个严格意义上的广播网络。 FDDI的帧结构及协议也与802.5有些不同。 2.3 令牌总线 令牌总线试图结合以太网和令牌环的优点： 物理上采用总线结构以获得较高的可靠性。 逻辑上采用令牌环的工作原理，各站轮流发送。 令牌总线（续） 令牌总线采用75Ω的宽带同轴电缆，其传输技术和使用50Ω基带同轴电缆的802.3完全不同。 节点按地址从高到低的顺序组织在一个逻辑环中，令牌按地址从高到低的顺序传递。 令牌中携带地址，