[工学]LanMan05_以太局域网 课件.ppt

第5章 以太网 5.1 概述 5.2 以太网与IEEE 802.3标准 5.3 以太网的MAC协议 5.4 全双工以太网 5.5 以太网MAC帧格式 5.6 以太网物理层 5.7 小结与参考资料 5.1 概述－历史 以太网的诞生和发展 以太网的诞生：1973年，Xerox/PARC Metcalf命名为Ethernet并于1977年获专利 产品的持续发展快速推动了以太网的进步 10Mbps：1981年，从粗缆、细缆，到双绞线产品 100Mbps：1995年，包括双绞线、短距离光纤产品 1Gbps：1998年，包括中短距离光纤、双绞线产品 10Gbps：2002年，包括局域网和广域网光纤产品 以太接入网：2004年，供电信运营商采用 以太网最终从共享网络走向交换式网络 采用开放性标准是以太网成为主流的根本原因 5.1 概述－今日 今日以太网 以太网是当前局域网的主流技术 在办公网络领域几乎一统天下 成为局域网链路级的主导技术 以太网技术具有广阔的覆盖 速率：10M/100M/1G/10G/…… 网络类型：LAN/WAN/AN，MAN，…… 正在进入家庭和工业领域 5.2 以太网与802.3标准 以太网的标准化发展 早期标准 DEC/Intel/Xerox标准：灵活但不权威 DIX Ethernet（v2.0-1982）：曾经流行 当今标准 IEEE std 802.3 – 1985：权威但不灵活 IEEE 802.3标准草案：1982年12月 Xerox专利转移IEEE，802.3成为以太网的同义词 IEEE std 802.3 – 2002：权威、灵活、简约 5.2 以太网与802.3标准 IEEE 802.3 - 现行标准系列 IEEE 802.3 - 2002 CSMA/CD Access Method and Physical Layer Specifications IEEE 802.3ae - 2002 10 Gb/s Operation IEEE 802.3af – 2003，PoE DTE Power via MDI IEEE P802.3ah – 2004，EFM Subscriber access networks IEEE 802.3ai - 2003 Maintenance 7 IEEE P802.3ak - 2004 10GBASE-CX4 5.3 CSMA/CD协议 5.3.1 共享信道的访问协议 5.3.2 CSMA协议族 5.2.4 802.3中的CSMA/CD 5.3.3 CSMA/CD协议 5.3.4 以太网从共享走向独享 5.3.1 共享信道的访问协议 早期的以太网大都使用共享信道 多个站点连接在一条总线上，信道共享 多个站点在共享信道上传输数据，带宽共享 信道上如果有两个以上站点同时发送将会冲突 所有的站形成一个冲突域，同时形成一个广播域 必须使用MAC协议，提供介质访问的控制机制 需要某种信道分配和管理机制决定站点的发送权 5.3.1 共享信道的访问协议 典型的MAC机制：轮转、预约、争用 轮转：重载性能好 典型协议是轮询和令牌环 预约：适用于长时延信道 典型协议是预约ALOHA 争用：负载不重时时延短 典型协议是CSMA系列 5.3.1 共享信道的访问协议 争用型访问协议又分为三个基本类型 LAT: Listen After Talking 先说后听，典型协议： ALOHA LBT: Listen Before Talking 先听后说，典型协议: CSMA LWT: Listen While Talking 边说边听，典型协议：CSMA/CD 以太网的MAC层使用CSMA/CD协议 5.3.2 CSMA协议 CSMA协议的前身 Pure ALOHA（纯ALOHA） Slotted ALOHA（分槽ALOHA） CSMA协议的基本思路 CSMA协议的冲突避免策略 CSMA协议的冲突避免性能 CSMA协议的改进思路 CSMA协议的冲突检测 MAC算法小结 Pure ALOHA（纯ALOHA） 背景 70年代 ，夏威夷大学的Norman Abramson等人设计了一种共享信道分配的算法，经拓展的成果称为ALOHA系统 最初用于基于地面的无线广播通信，但基本思想适用于任何共享信道的多用户竞争单信道的系统 是Ethernet信道分配的基础 Pure ALOHA基本思想 假设数据帧长度相等 允许任何站点在任何时刻不需侦听信道就可完全随机地发送数据帧 采用确认机制： 发送站发完一帧等待应答 按时收到应答，发下一帧 超时未收到应答，重发(需设置Tmax) 超过最大重发次数仍未