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1、第4章计算机局域网 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望主要内容主要内容n n4.1局域网概述局域网概述n n4.2局域网的体系结构局域网的体系结构n n4.3IEEE802标准标准n n4.4IEEE802.2LLCn n4.5广播网络的信道分配策略广播网络的信道分配策略n n4.6以太网（以太网（IEEE802.3)n n4.7无线局域网无线局域网4.1局域网的概述局域网的概述n n4.1.1局域网的产生与发展局域网的产生与发展n n4.1.2局域网
2、的特点局域网的特点n n4.1.3局域网的分类局域网的分类4.1.1局域网的产生与发展局域网的产生与发展n n对局域网的研究开始于对局域网的研究开始于对局域网的研究开始于对局域网的研究开始于2020世纪世纪世纪世纪6060年代年代年代年代n n局域网产生于局域网产生于局域网产生于局域网产生于2020世纪世纪世纪世纪7070年代，年代，年代，年代，19751975年美国年美国年美国年美国XeroxXerox公司推出的公司推出的公司推出的公司推出的EthernetEthernet，是局域网发展史上，是局域网发展史上，是局域网发展史上，是局域网发展史上重要里程碑。重要里程碑。重要里程碑。重要里程碑。
3、n n19801980年，美国的年，美国的年，美国的年，美国的Xerox,DECXerox,DEC和和和和IntelIntel公司联合公公司联合公公司联合公公司联合公布了布了布了布了EthernetIIEthernetII。n n19801980年年年年2 2月，月，月，月，IEEEIEEE下属下属下属下属802802局域网标准委员会成局域网标准委员会成局域网标准委员会成局域网标准委员会成立，相继推出了一系列局域网标准。立，相继推出了一系列局域网标准。立，相继推出了一系列局域网标准。立，相继推出了一系列局域网标准。n n2020世纪世纪世纪世纪9090年代以来，局域网技术的发展突飞猛年代以来，
4、局域网技术的发展突飞猛年代以来，局域网技术的发展突飞猛年代以来，局域网技术的发展突飞猛进，日新月异的新技术、新产品令人目不暇接。进，日新月异的新技术、新产品令人目不暇接。进，日新月异的新技术、新产品令人目不暇接。进，日新月异的新技术、新产品令人目不暇接。目前，以太网和无线局域网技术最主要的，也是应目前，以太网和无线局域网技术最主要的，也是应目前，以太网和无线局域网技术最主要的，也是应目前，以太网和无线局域网技术最主要的，也是应用最广泛的两项局域网技术用最广泛的两项局域网技术用最广泛的两项局域网技术用最广泛的两项局域网技术4.1.2局域网特点局域网特点n n局域网是指覆盖较小的地理范围的计算机网
5、络，局域网是指覆盖较小的地理范围的计算机网络，局域网是指覆盖较小的地理范围的计算机网络，局域网是指覆盖较小的地理范围的计算机网络，它有如下特点：它有如下特点：它有如下特点：它有如下特点：地理范围小地理范围小地理范围小地理范围小 传输速率高传输速率高传输速率高传输速率高 误码率低误码率低误码率低误码率低 协议简单、拓扑结构灵活（总线、星型、环型等）协议简单、拓扑结构灵活（总线、星型、环型等）协议简单、拓扑结构灵活（总线、星型、环型等）协议简单、拓扑结构灵活（总线、星型、环型等）网中无中央主机，以网中无中央主机，以网中无中央主机，以网中无中央主机，以PCPC机为主机为主机为主机为主,各站共享公共信
6、道各站共享公共信道各站共享公共信道各站共享公共信道 功能只包括功能只包括功能只包括功能只包括OSIOSI参考模型中的低三层功能（通信子参考模型中的低三层功能（通信子参考模型中的低三层功能（通信子参考模型中的低三层功能（通信子网）网）网）网）4.1.3局域网的分类局域网的分类n n按网络的拓朴结构按网络的拓朴结构总线型、星型、环型局域网等总线型、星型、环型局域网等总线型、星型、环型局域网等总线型、星型、环型局域网等n n按网络的传输介质按网络的传输介质同轴电缆、双绞线、光纤、无线局域网等同轴电缆、双绞线、光纤、无线局域网等同轴电缆、双绞线、光纤、无线局域网等同轴电缆、双绞线、光纤、无线局域网等n
7、 n按数据传输速率按数据传输速率10M10M，100M100M，1000M1000M局域网等局域网等局域网等局域网等n n按介质访问方式按介质访问方式以太网、令牌环网、令牌总线网等以太网、令牌环网、令牌总线网等以太网、令牌环网、令牌总线网等以太网、令牌环网、令牌总线网等局域网特点和优点n n局域网最主要的特点是：局域网最主要的特点是：网络网络网络网络(含通信子网含通信子网含通信子网含通信子网)为一个单位所拥有为一个单位所拥有为一个单位所拥有为一个单位所拥有地理范围较小，站点数目较少地理范围较小，站点数目较少地理范围较小，站点数目较少地理范围较小，站点数目较少 主要采用广播信道主要采用广播信道主
8、要采用广播信道主要采用广播信道n n局域网具有如下的一些主要优点：局域网具有如下的一些主要优点：具有广播功能，从一个站点可很方便地访问全具有广播功能，从一个站点可很方便地访问全具有广播功能，从一个站点可很方便地访问全具有广播功能，从一个站点可很方便地访问全网网网网 各设备的位置可灵活调整，便于系统的扩展和各设备的位置可灵活调整，便于系统的扩展和各设备的位置可灵活调整，便于系统的扩展和各设备的位置可灵活调整，便于系统的扩展和演变演变演变演变系统的可靠性、可用性和残存性较高系统的可靠性、可用性和残存性较高系统的可靠性、可用性和残存性较高系统的可靠性、可用性和残存性较高4.2局域网的体系结构局域网的
9、体系结构n n由由由由OSIOSI模型可知，依赖于网络的层次主要包括物理层、模型可知，依赖于网络的层次主要包括物理层、模型可知，依赖于网络的层次主要包括物理层、模型可知，依赖于网络的层次主要包括物理层、数据链路层和网络层。数据链路层和网络层。数据链路层和网络层。数据链路层和网络层。n n局域网的两个重要特征：局域网的两个重要特征：局域网的两个重要特征：局域网的两个重要特征：用带地址的帧来传送数据用带地址的帧来传送数据用带地址的帧来传送数据用带地址的帧来传送数据 不存在中间交换，所以不要求路由选择不存在中间交换，所以不要求路由选择不存在中间交换，所以不要求路由选择不存在中间交换，所以不要求路由选
10、择n n局域网中层次划分需求局域网中层次划分需求局域网中层次划分需求局域网中层次划分需求 在局域网中物理层必不可少在局域网中物理层必不可少在局域网中物理层必不可少在局域网中物理层必不可少 物理层负责物理连接和在媒体上传输比特流，其主要任务是描述传物理层负责物理连接和在媒体上传输比特流，其主要任务是描述传物理层负责物理连接和在媒体上传输比特流，其主要任务是描述传物理层负责物理连接和在媒体上传输比特流，其主要任务是描述传输媒体接口的一些特性。输媒体接口的一些特性。输媒体接口的一些特性。输媒体接口的一些特性。在局域网中数据链路层也是必要的在局域网中数据链路层也是必要的在局域网中数据链路层也是必要的在
11、局域网中数据链路层也是必要的 它主要负责组帧、传输、差错控制、流量控制、媒体访问控制等它主要负责组帧、传输、差错控制、流量控制、媒体访问控制等它主要负责组帧、传输、差错控制、流量控制、媒体访问控制等它主要负责组帧、传输、差错控制、流量控制、媒体访问控制等 网络层是不必要的网络层是不必要的网络层是不必要的网络层是不必要的 局域网拓朴结构简单，各点共享传输信道，不存在中间交换，不要局域网拓朴结构简单，各点共享传输信道，不存在中间交换，不要局域网拓朴结构简单，各点共享传输信道，不存在中间交换，不要局域网拓朴结构简单，各点共享传输信道，不存在中间交换，不要求进行路由选择。求进行路由选择。求进行路由选择
12、。求进行路由选择。4.2局域网的体系结构局域网的体系结构n n局域网中数据链路层局域网中数据链路层局域网中数据链路层局域网中数据链路层 数据链路层首先能完成组帧、传输、差错控制、流量数据链路层首先能完成组帧、传输、差错控制、流量数据链路层首先能完成组帧、传输、差错控制、流量数据链路层首先能完成组帧、传输、差错控制、流量控制等功能控制等功能控制等功能控制等功能 数据链路层必须具有媒体访问控制功能数据链路层必须具有媒体访问控制功能数据链路层必须具有媒体访问控制功能数据链路层必须具有媒体访问控制功能 局域网中各点共享传输信道，必须解决信道如何分配，如何避局域网中各点共享传输信道，必须解决信道如何分配
13、，如何避局域网中各点共享传输信道，必须解决信道如何分配，如何避局域网中各点共享传输信道，必须解决信道如何分配，如何避免和解决信道争用免和解决信道争用免和解决信道争用免和解决信道争用 数据链路层的媒体访问控制方法是多样的数据链路层的媒体访问控制方法是多样的数据链路层的媒体访问控制方法是多样的数据链路层的媒体访问控制方法是多样的 局域网的拓朴结构、传输介质多种多样局域网的拓朴结构、传输介质多种多样局域网的拓朴结构、传输介质多种多样局域网的拓朴结构、传输介质多种多样 数据链路层存在与媒体无关和有关两部分内容数据链路层存在与媒体无关和有关两部分内容数据链路层存在与媒体无关和有关两部分内容数据链路层存在
14、与媒体无关和有关两部分内容 可将其分为逻辑链路控制可将其分为逻辑链路控制可将其分为逻辑链路控制可将其分为逻辑链路控制LLC(LogicalLinkControl)LLC(LogicalLinkControl)和媒体访和媒体访和媒体访和媒体访问控制问控制问控制问控制MAC(MediumAccessControl)MAC(MediumAccessControl)局域网不设网络层，所以应将网络层的局域网不设网络层，所以应将网络层的局域网不设网络层，所以应将网络层的局域网不设网络层，所以应将网络层的SAPSAP设在数据链设在数据链设在数据链设在数据链路层的上面，以为上层提供服务。路层的上面，以为上层提
15、供服务。路层的上面，以为上层提供服务。路层的上面，以为上层提供服务。4.2局域网的体系结构局域网的体系结构4.2局域网的体系结构局域网的体系结构n nLLC子层与媒体无关，并通过子层与媒体无关，并通过SAP为上为上层提供服务层提供服务数据链路层逻辑连接的建立、维持与释放数据链路层逻辑连接的建立、维持与释放数据链路层逻辑连接的建立、维持与释放数据链路层逻辑连接的建立、维持与释放向高层提供一个或多个向高层提供一个或多个向高层提供一个或多个向高层提供一个或多个SAPSAP的逻辑接口的逻辑接口的逻辑接口的逻辑接口具有帧发送、接收、差错控制等功能具有帧发送、接收、差错控制等功能具有帧发送、接收、差错控制
16、等功能具有帧发送、接收、差错控制等功能给给给给LLCLLC加上帧序号加上帧序号加上帧序号加上帧序号n nMAC子层与媒体有关，负责在物理层的子层与媒体有关，负责在物理层的基础上进行无差错通信，有管理多个源基础上进行无差错通信，有管理多个源和多个目的地的链路的功能。和多个目的地的链路的功能。发送时将发送时将发送时将发送时将LLCLLC帧组装成带有地址和差错校验帧组装成带有地址和差错校验帧组装成带有地址和差错校验帧组装成带有地址和差错校验的的的的MACMAC帧，接收时对帧，接收时对帧，接收时对帧，接收时对MACMAC进行拆缷，执行进行拆缷，执行进行拆缷，执行进行拆缷，执行地址识别和差错校验地址识别
17、和差错校验地址识别和差错校验地址识别和差错校验实现和维护实现和维护实现和维护实现和维护MACMAC协议协议协议协议n n物理层的主要功能物理层的主要功能信号的编码与译码信号的编码与译码信号的编码与译码信号的编码与译码 为进行同步用的前同步码的产生与去除为进行同步用的前同步码的产生与去除为进行同步用的前同步码的产生与去除为进行同步用的前同步码的产生与去除 比特的传输与接收比特的传输与接收比特的传输与接收比特的传输与接收 4.3IEEE802标准标准4.3IEEE802标准标准n nIEEE802.1LANIEEE802.1LAN的总体介绍和体系结构的总体介绍和体系结构的总体介绍和体系结构的总体介
18、绍和体系结构n nIEEE802.2IEEE802.2逻辑链路控制逻辑链路控制逻辑链路控制逻辑链路控制LLCLLCn nIEEE 802.3 IEEE 802.3 以太网以太网以太网以太网n nIEEE802.4TokenBusIEEE802.4TokenBus（在制造工业暂时用过（在制造工业暂时用过（在制造工业暂时用过（在制造工业暂时用过一段）一段）一段）一段）n nIEEE802.5TokenRingIEEE802.5TokenRing（IBMIBM进入进入进入进入LANLAN领域的领域的领域的领域的一项技术）一项技术）一项技术）一项技术）n nIEEE802.6IEEE802.6双队列双
19、总线（早期的城域网）双队列双总线（早期的城域网）双队列双总线（早期的城域网）双队列双总线（早期的城域网）n nIEEE802.7IEEE802.7关于宽带技术的技术咨询组关于宽带技术的技术咨询组关于宽带技术的技术咨询组关于宽带技术的技术咨询组n nIEEE802.8IEEE802.8 关于光纤技术的技术咨询组关于光纤技术的技术咨询组关于光纤技术的技术咨询组关于光纤技术的技术咨询组4.3IEEE802标准标准n nIEEE802.9IEEE802.9同步同步同步同步LANLAN（针对实时应用）（针对实时应用）（针对实时应用）（针对实时应用）n nIEEE802.10IEEE802.10虚拟虚拟虚
20、拟虚拟LANLAN和安全性和安全性和安全性和安全性 n nIEEE 802.11IEEE 802.11无线无线无线无线LAN,WLANLAN,WLANn nIEEE802.12IEEE802.12需求优先级（需求优先级（需求优先级（需求优先级（100-AnyLAN100-AnyLAN）n nIEEE802.14cablemodemIEEE802.14cablemodem有线调制解调器有线调制解调器有线调制解调器有线调制解调器（已废除）（已废除）（已废除）（已废除）n nIEEE 802.15IEEE 802.15个人区域网络（蓝牙）个人区域网络（蓝牙）个人区域网络（蓝牙）个人区域网络（蓝牙）W
21、PANWPANn nIEEE 802.16IEEE 802.16WiMAX,WiMAX,宽带无线宽带无线宽带无线宽带无线城域网城域网,WirelessMAN.n nIEEE802.17IEEE802.17弹性分组环技术弹性分组环技术弹性分组环技术弹性分组环技术ResilientPacketResilientPacketRingRing 4.3IEEE802标准标准n nIEEE802.18theRadioRegulatoryTechnicalIEEE802.18theRadioRegulatoryTechnicalAdvisoryGroup(“RR-TAG”).AdvisoryGroup(“R
22、R-TAG”).n nIEEE802.19istheWirelessCoexistenceTechnicalIEEE802.19istheWirelessCoexistenceTechnicalAdvisoryGroup(TAG).AdvisoryGroup(TAG).TheTAGdealswithcoexistencebetweenunlicensedTheTAGdealswithcoexistencebetweenunlicensedwirelessnetworks.wirelessnetworks.n nIEEE802.20IEEE802.20MBWAMBWA(MobileBroadba
23、ndWireless(MobileBroadbandWirelessAccess)Access)n nIEEE802.21IEEE802.21媒质无关切换及互操作媒质无关切换及互操作媒质无关切换及互操作媒质无关切换及互操作MediaMediaIndependentHandoffIndependentHandoffn nIEEE802.22IEEE802.22无线地域网无线地域网无线地域网无线地域网WRANsWRANs （WirelessWirelessRegionalAreaNetworksRegionalAreaNetworks），利用空闲的频段（例如，），利用空闲的频段（例如，），利用空闲
24、的频段（例如，），利用空闲的频段（例如，TVTV频段等）进行无线通讯的标准。频段等）进行无线通讯的标准。频段等）进行无线通讯的标准。频段等）进行无线通讯的标准。表示已经停顿，表示已经停顿，表示已经停顿，表示已经停顿，表示已经被放弃或自行解散了。表示已经被放弃或自行解散了。表示已经被放弃或自行解散了。表示已经被放弃或自行解散了。4.4IEEE802.2LLCn n利用各种数据链路层协议，两台机器可利用各种数据链路层协议，两台机器可以在不可靠的线路上进行可靠的通信。以在不可靠的线路上进行可靠的通信。这些协议需要提供错误控制（使用确认）和这些协议需要提供错误控制（使用确认）和这些协议需要提供错误控制
25、（使用确认）和这些协议需要提供错误控制（使用确认）和流控（滑动窗口）的能力。流控（滑动窗口）的能力。流控（滑动窗口）的能力。流控（滑动窗口）的能力。以太网以及其它以太网以及其它以太网以及其它以太网以及其它802802协议所提供的是一种尽协议所提供的是一种尽协议所提供的是一种尽协议所提供的是一种尽力投递的无连接的服务。有时候这种服务已力投递的无连接的服务。有时候这种服务已力投递的无连接的服务。有时候这种服务已力投递的无连接的服务。有时候这种服务已经足够了。比如传输经足够了。比如传输经足够了。比如传输经足够了。比如传输IPIP数据报分组。数据报分组。数据报分组。数据报分组。但在某些系统中，要求具有
26、一个错误控制和但在某些系统中，要求具有一个错误控制和但在某些系统中，要求具有一个错误控制和但在某些系统中，要求具有一个错误控制和流控特性的数据链路层协议。流控特性的数据链路层协议。流控特性的数据链路层协议。流控特性的数据链路层协议。n n因此因此IEEE定义了定义了802.2LLC，它可以运，它可以运行在以太网和其它的行在以太网和其它的802协议之上。协议之上。4.4IEEE802.2LLCn nLLC负责数据链路层所做的差错及流量控负责数据链路层所做的差错及流量控制，它通过提供一种统一格式，以及向网制，它通过提供一种统一格式，以及向网络层提供一个接口，从而隐藏了各种络层提供一个接口，从而隐藏
27、了各种802网网络之间的差异（屏蔽了络之间的差异（屏蔽了MAC层和物理层的层和物理层的实现细节）。实现细节）。4.4IEEE802.2LLCn nLLCLLC典型用法典型用法典型用法典型用法 发送方机器上的网络层利用发送方机器上的网络层利用发送方机器上的网络层利用发送方机器上的网络层利用LLCLLC的访问原语，把一的访问原语，把一的访问原语，把一的访问原语，把一个分组传递给个分组传递给个分组传递给个分组传递给LLCLLC。LLCLLC子层增加一个子层增加一个子层增加一个子层增加一个LLCLLC头，其头，其头，其头，其中包含了序列号和确认号。然后得到的结果被插入中包含了序列号和确认号。然后得到的
28、结果被插入中包含了序列号和确认号。然后得到的结果被插入中包含了序列号和确认号。然后得到的结果被插入到到到到802802帧的净荷域中，并发送出去。帧的净荷域中，并发送出去。帧的净荷域中，并发送出去。帧的净荷域中，并发送出去。在接收方一端，执行相反的操作过程。在接收方一端，执行相反的操作过程。在接收方一端，执行相反的操作过程。在接收方一端，执行相反的操作过程。n nLLCLLC提供提供提供提供3 3种服务种服务种服务种服务 不确认的无连接服务不确认的无连接服务不确认的无连接服务不确认的无连接服务 确认的无连接服务确认的无连接服务确认的无连接服务确认的无连接服务 确认的面向连接服务确认的面向连接服务
29、确认的面向连接服务确认的面向连接服务4.4IEEE802.2LLCn n802.2802.2基于基于基于基于HDLCHDLC数据链路协议，其帧结构类似数据链路协议，其帧结构类似数据链路协议，其帧结构类似数据链路协议，其帧结构类似HDLCHDLC。n n没有首尾标志，没有校验和字段。没有首尾标志，没有校验和字段。没有首尾标志，没有校验和字段。没有首尾标志，没有校验和字段。n n将地址字段改为将地址字段改为将地址字段改为将地址字段改为DSAPDSAP和和和和SSAPSSAP，以适应局域网站上的用户或进程，以适应局域网站上的用户或进程，以适应局域网站上的用户或进程，以适应局域网站上的用户或进程的寻址
30、。在局域网多点链路中，为了区分多个源点向同一个目的的寻址。在局域网多点链路中，为了区分多个源点向同一个目的的寻址。在局域网多点链路中，为了区分多个源点向同一个目的的寻址。在局域网多点链路中，为了区分多个源点向同一个目的站发送信息，故需源地址。站发送信息，故需源地址。站发送信息，故需源地址。站发送信息，故需源地址。n n控制字段控制字段控制字段控制字段为为为为1 1字节时，用于无序号帧；字节时，用于无序号帧；字节时，用于无序号帧；字节时，用于无序号帧；2 2字节时，用于带有序号的字节时，用于带有序号的字节时，用于带有序号的字节时，用于带有序号的信息帧和监控帧，格式同信息帧和监控帧，格式同信息帧和
31、监控帧，格式同信息帧和监控帧，格式同HDLCHDLC的扩展模式的扩展模式的扩展模式的扩展模式。n n信息字段信息字段信息字段信息字段为为为为8 8的整数倍，下限为的整数倍，下限为的整数倍，下限为的整数倍，下限为0 0，上限取决于所用，上限取决于所用，上限取决于所用，上限取决于所用MACMAC的方法。的方法。的方法。的方法。标志地址控制信息校验和标志HDLC1 B1 B1/2 Bn BDSAPSSAP控制信息LLCI/G D D D D D D DC/R S S S S S S S0：单地址1：组地址0：命令1：响应4.5广播网络的信道分配策略广播网络的信道分配策略n n4.5.1信道分配策略的
32、分类信道分配策略的分类n n4.5.2ALOHA协议协议n n4.5.3CSMAn n4.5.4CSMA/CD计算机网络技术计算机网络技术 吴运明吴运明 信息技术与传播学院信息技术与传播学院广播信道的访问控制（冲突）问题广播信道的访问控制（冲突）问题如何在广播特性的总线上实现了一对一的通信如何在广播特性的总线上实现了一对一的通信?原理示意原理示意：如，：如，B发送给发送给DB向向 D发送数据发送数据 C D A E不接受不接受不接受接受B只有 D 接受B 发送的数据总线上每一台计算机都能检测到总线上每一台计算机都能检测到B发送的信号。发送的信号。只有计算机只有计算机D的地址与数据帧首部的目的地
33、址一致，的地址与数据帧首部的目的地址一致，因此只有因此只有D才接收这个数据帧。才接收这个数据帧。其他计算机（其他计算机（A,C和和E）检测地址后都丢弃这个帧。）检测地址后都丢弃这个帧。计算机网络技术计算机网络技术 吴运明吴运明 信息技术与传播学院信息技术与传播学院冲突问题冲突问题冲突产生冲突产生：同一时刻若有二台以上计算机发送：同一时刻若有二台以上计算机发送信号互相干扰（冲突，信号互相干扰（冲突，Collision，碰撞），碰撞）此次传输失败。此次传输失败。C D A EB核心问题：广播信道的访问控制核心问题：广播信道的访问控制信道共享技术信道分配策略介质访问控制信道共享技术信道分配策略介质访
34、问控制广播信道上任二点都相邻数据链路层问题广播信道上任二点都相邻数据链路层问题4.5.1信道分配策略的分类信道分配策略的分类信道分配信道分配TDMFDMSTDMATDM随机接入随机接入受控接入受控接入CATVCBXCSMACSMA/CD集中控制集中控制分散控制分散控制轮询轮询令牌令牌静态分配静态分配动态分配动态分配4.5.1信道分配策略的分类信道分配策略的分类n n静态分配：如传统的静态分配：如传统的静态分配：如传统的静态分配：如传统的FDMFDM和和和和TDMTDM，将频带或时间片固，将频带或时间片固，将频带或时间片固，将频带或时间片固定地分配给各个站点。适用于站点数量少且固定的场定地分配给
35、各个站点。适用于站点数量少且固定的场定地分配给各个站点。适用于站点数量少且固定的场定地分配给各个站点。适用于站点数量少且固定的场所，控制简单，效率高。所，控制简单，效率高。所，控制简单，效率高。所，控制简单，效率高。n n动态分配：异步时分多路复用。动态分配：异步时分多路复用。动态分配：异步时分多路复用。动态分配：异步时分多路复用。随机接入随机接入随机接入随机接入 所有的站点可随时发送数据，争用信道，易冲突所有的站点可随时发送数据，争用信道，易冲突所有的站点可随时发送数据，争用信道，易冲突所有的站点可随时发送数据，争用信道，易冲突 受控接入受控接入受控接入受控接入 集中式控制集中式控制集中式控
36、制集中式控制:轮叫轮询（轮叫轮询（轮叫轮询（轮叫轮询（主机按顺序逐个询问各站是主机按顺序逐个询问各站是主机按顺序逐个询问各站是主机按顺序逐个询问各站是否有数据要发送）否有数据要发送）否有数据要发送）否有数据要发送）;传递轮询传递轮询传递轮询传递轮询 分散式控制分散式控制分散式控制分散式控制:令牌环网（传递令牌，获得令牌才令牌环网（传递令牌，获得令牌才令牌环网（传递令牌，获得令牌才令牌环网（传递令牌，获得令牌才有权发送数据有权发送数据有权发送数据有权发送数据）4.5.2ALOHA协议协议n nALOHAALOHA网络是美国网络是美国HawaiiHawaii大学于大学于19681968年年9 9月
37、研制，于月研制，于19701970年建立的分组传送的由年建立的分组传送的由无线电信道组成的计算机通信网络。无线电信道组成的计算机通信网络。纯纯纯纯ALOHAALOHA时隙时隙时隙时隙ALOHAALOHA纯纯ALOHAn n工作原理工作原理工作原理工作原理 站点只要产生帧，就立即发送到信道上；规定时间站点只要产生帧，就立即发送到信道上；规定时间站点只要产生帧，就立即发送到信道上；规定时间站点只要产生帧，就立即发送到信道上；规定时间内若收到应答，表示发送成功；否则重发内若收到应答，表示发送成功；否则重发内若收到应答，表示发送成功；否则重发内若收到应答，表示发送成功；否则重发n n 重发策略重发策略
38、重发策略重发策略 等待一段随机的时间，然后重发；如再次冲突，则等待一段随机的时间，然后重发；如再次冲突，则等待一段随机的时间，然后重发；如再次冲突，则等待一段随机的时间，然后重发；如再次冲突，则再等待一段随机的时间，直到重发成功为止再等待一段随机的时间，直到重发成功为止再等待一段随机的时间，直到重发成功为止再等待一段随机的时间，直到重发成功为止n n缺点缺点缺点缺点 极容易冲突极容易冲突极容易冲突极容易冲突纯纯ALOHAn n纯ALOHA系统的工作原理图A1A2A2B1冲突冲突随机时间随机时间t1B1t2帧产生帧产生B2A2t3B2t4A3B3 站站A站站B信道上的信道上的总效应总效应A1B1
39、A2B2时隙时隙ALOHAn n工作原理工作原理将时间划分为一段段等长的时隙，规定帧不将时间划分为一段段等长的时隙，规定帧不将时间划分为一段段等长的时隙，规定帧不将时间划分为一段段等长的时隙，规定帧不论何时产生，只能在每个时隙开始时发送到论何时产生，只能在每个时隙开始时发送到论何时产生，只能在每个时隙开始时发送到论何时产生，只能在每个时隙开始时发送到信道上信道上信道上信道上n n重发策略重发策略同纯同纯同纯同纯ALOHAALOHAn n代价代价需要全网同步；可设置一个特殊站点，由该需要全网同步；可设置一个特殊站点，由该需要全网同步；可设置一个特殊站点，由该需要全网同步；可设置一个特殊站点，由该
40、站点发送时钟信号站点发送时钟信号站点发送时钟信号站点发送时钟信号时隙时隙ALOHAn n时隙ALOHA系统的工作原理图A1帧产生帧产生B3A2A2冲突冲突随机时间随机时间t1B1t2B2B2B3A3 站站A站站B信道上的信道上的总效应总效应A1B1A2B2A34.5.3CSMAn nCSMA(CarrierSenseMultipleAccess)CSMA(CarrierSenseMultipleAccess)：载波：载波：载波：载波侦听多路访问侦听多路访问侦听多路访问侦听多路访问n n工作原理工作原理工作原理工作原理 各站点不是随意发送数据帧，而是先要监听一下信各站点不是随意发送数据帧，而是先
41、要监听一下信各站点不是随意发送数据帧，而是先要监听一下信各站点不是随意发送数据帧，而是先要监听一下信道，根据信道的状态来调整自己的动作，只有发现道，根据信道的状态来调整自己的动作，只有发现道，根据信道的状态来调整自己的动作，只有发现道，根据信道的状态来调整自己的动作，只有发现信道空闲后才可发送数据。即信道空闲后才可发送数据。即信道空闲后才可发送数据。即信道空闲后才可发送数据。即“先听后发先听后发先听后发先听后发”n n常见的四种常见的四种常见的四种常见的四种CSMACSMA 1-1-坚持式坚持式坚持式坚持式CSMACSMA（1-persistentCSMA1-persistentCSMA）非坚
42、持式非坚持式非坚持式非坚持式CSMACSMA（non-persistentnon-persistent）p p-坚持式坚持式坚持式坚持式CSMACSMA（p p-persistentCSMA-persistentCSMA）带有冲突检测的带有冲突检测的带有冲突检测的带有冲突检测的CSMA/CDCSMA/CD（CSMAwithCollisionCSMAwithCollisionDetectionDetection）1-坚持式坚持式CSMAn n当一个站点要发送数据时，首先监听信道，若当一个站点要发送数据时，首先监听信道，若当一个站点要发送数据时，首先监听信道，若当一个站点要发送数据时，首先监听信道
43、，若信道忙，就信道忙，就信道忙，就信道忙，就坚持坚持坚持坚持监听，一旦发现信道空闲，就监听，一旦发现信道空闲，就监听，一旦发现信道空闲，就监听，一旦发现信道空闲，就立即发送立即发送立即发送立即发送数据（发送数据的概率为数据（发送数据的概率为数据（发送数据的概率为数据（发送数据的概率为1 1）。若发）。若发）。若发）。若发生冲突，就等待一随机长时间，再重新开始监生冲突，就等待一随机长时间，再重新开始监生冲突，就等待一随机长时间，再重新开始监生冲突，就等待一随机长时间，再重新开始监听信道。听信道。听信道。听信道。n n两种发生冲突的可能：两种发生冲突的可能：两种发生冲突的可能：两种发生冲突的可能：
44、信号传输的延迟造成的冲突。信号传输的延迟造成的冲突。信号传输的延迟造成的冲突。信号传输的延迟造成的冲突。多个站点在监听到信道空闲时，同时发送。多个站点在监听到信道空闲时，同时发送。多个站点在监听到信道空闲时，同时发送。多个站点在监听到信道空闲时，同时发送。非坚持式非坚持式CSMAn n当一个站点要发送数据时，首先监听信当一个站点要发送数据时，首先监听信道，若信道忙，就随机等待一段时间后道，若信道忙，就随机等待一段时间后再开始监听信道（再开始监听信道（非坚持非坚持）；一旦发现）；一旦发现信道空闲，就立即发送数据。信道空闲，就立即发送数据。n n网络的延迟增大。网络的延迟增大。p-坚持式坚持式CS
45、MAn n用于时隙信道。用于时隙信道。用于时隙信道。用于时隙信道。n n当一个站点要发送数据时，首先监听信道，若当一个站点要发送数据时，首先监听信道，若当一个站点要发送数据时，首先监听信道，若当一个站点要发送数据时，首先监听信道，若信道忙则等到下个时间片再开始监听信道；若信道忙则等到下个时间片再开始监听信道；若信道忙则等到下个时间片再开始监听信道；若信道忙则等到下个时间片再开始监听信道；若信道空闲便以概率信道空闲便以概率信道空闲便以概率信道空闲便以概率p p发送数据，而以概率发送数据，而以概率发送数据，而以概率发送数据，而以概率q q=1-=1-p p推迟到下个时间片再重复上述过程，直到数据推
46、迟到下个时间片再重复上述过程，直到数据推迟到下个时间片再重复上述过程，直到数据推迟到下个时间片再重复上述过程，直到数据被发送。被发送。被发送。被发送。n n概率概率概率概率p p的目的就是试图降低的目的就是试图降低的目的就是试图降低的目的就是试图降低1-1-坚持式协议中多个坚持式协议中多个坚持式协议中多个坚持式协议中多个站点同时发送而造成冲突的概率。站点同时发送而造成冲突的概率。站点同时发送而造成冲突的概率。站点同时发送而造成冲突的概率。n n采用坚持监听是试图克服非坚持式协议中造成采用坚持监听是试图克服非坚持式协议中造成采用坚持监听是试图克服非坚持式协议中造成采用坚持监听是试图克服非坚持式协
47、议中造成的时间延迟。的时间延迟。的时间延迟。的时间延迟。n np p的选择直接关系到协议的性能，的选择直接关系到协议的性能，的选择直接关系到协议的性能，的选择直接关系到协议的性能，NP1NP48s51.2s48sFmin=51.2*10Fmin=51.2*10-6-6*10*10*10*106 6=512b=64B=512b=64B以太网通常就是以以太网通常就是以以太网通常就是以以太网通常就是以512b(64B)512b(64B)作为最小帧长作为最小帧长作为最小帧长作为最小帧长的。这个参数应当记住。的。这个参数应当记住。的。这个参数应当记住。的。这个参数应当记住。冲突（碰撞）强化冲突（碰撞）强
48、化n n发送站点检测到冲突后，除了立即停止发送站点检测到冲突后，除了立即停止发送数据外，还要再继续发送若干比特发送数据外，还要再继续发送若干比特（通常为（通常为32bit)的的人为干扰信号人为干扰信号(jammingsignal)，强化冲突，以便让所有用户都知，强化冲突，以便让所有用户都知道现在已经发生了碰撞。道现在已经发生了碰撞。n n问题问题假设两个站同时检测到总线空闲，则同时发假设两个站同时检测到总线空闲，则同时发假设两个站同时检测到总线空闲，则同时发假设两个站同时检测到总线空闲，则同时发送数据，这样必然发生碰撞。经检测发现了送数据，这样必然发生碰撞。经检测发现了送数据，这样必然发生碰撞
49、。经检测发现了送数据，这样必然发生碰撞。经检测发现了碰撞，就停止发送。然后再重新送，碰撞，就停止发送。然后再重新送，碰撞，就停止发送。然后再重新送，碰撞，就停止发送。然后再重新送，这样下去，一直不能发送成功。这样下去，一直不能发送成功。这样下去，一直不能发送成功。这样下去，一直不能发送成功。退避算法n n截断二进制指数退避算法截断二进制指数退避算法让发生碰撞的站在停止发送数据后，不是立即再发让发生碰撞的站在停止发送数据后，不是立即再发让发生碰撞的站在停止发送数据后，不是立即再发让发生碰撞的站在停止发送数据后，不是立即再发送数据，而是推迟（这叫做退避）一个随机时间。送数据，而是推迟（这叫做退避）
50、一个随机时间。送数据，而是推迟（这叫做退避）一个随机时间。送数据，而是推迟（这叫做退避）一个随机时间。具体做法是：具体做法是：具体做法是：具体做法是：确定基本退避时间，一般是取为争用期确定基本退避时间，一般是取为争用期确定基本退避时间，一般是取为争用期确定基本退避时间，一般是取为争用期 2 2 2 2 。定义重传次数定义重传次数定义重传次数定义重传次数 k k k k，k k k k 10101010，即，即，即，即k=Mink=Mink=Mink=Min重传次重传次重传次重传次数数数数,10,10,10,10 从离散整数集合从离散整数集合从离散整数集合从离散整数集合0,1,2,(0,1,2,