《《介质访问控制子层》ppt课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《介质访问控制子层》ppt课件（133页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第5章 介质访问控制子层,计算机网络第5章 介质访问控制子层,2,本章学习要求： 了解：局域网与城域网的主要技术特点。 了解：局域网拓扑结构的类型与特点。 了解：IEEE 802参考模型与协议的基本概念。 掌握：Ethernet局域网的基本工作原理。 了解：令牌环网与FDDI的基本工作原理。 掌握：高速局域网、交换局域网与虚拟局域网的基本工作原理。 了解：无线局域网的基本工作原理。 掌握：网桥的基本工作原理。,计算机网络第5章 介质访问控制子层,3,5.1 局域网与城域网基本概念 5.1.1 决定局域网与城域网性能的三要素,网络拓扑 传输介质 介质访问控制方法,局域网在通信机制上选择上与广域网
2、完全不同，从“存储转发”方式改变为“共享介质”方式与“交换”方式。决定局域网性能的三要素是：,计算机网络第5章 介质访问控制子层,4,5.1.2 局域网拓扑结构类型与特点,网络拓扑结构： 总线型 环型 星型结构 网络传输介质： 双绞线 同轴电缆 光纤,计算机网络第5章 介质访问控制子层,5,总线型拓扑构型,特点： 总线型局域网的介质访问控制方法采用的是“共享介质”方式； 所有结点都连接到一条作为公共传输介质的总线上； 总线传输介质通常采用同轴电缆或双绞线； 所有结点都可以通过总线传输介质以“广播”方式发送或接收数据，因此出现“冲突（collision）”是不可避免的； “冲突”会造成传输失败；
3、 必须解决多个结点访问总线的介质访问控制（MAC， medium access control）问题。,计算机网络第5章 介质访问控制子层,6,总线结构 与冲突,计算机网络第5章 介质访问控制子层,7,介质访问控制方法要解决以下几个问题： 该哪个结点发送数据？ 发送时会不会出现冲突？ 出现冲突怎么办？ 总线型拓扑的优点： 结构简单，实现容易； 易于扩展，可靠性较好。,计算机网络第5章 介质访问控制子层,8,环型拓扑构型,结点使用点点线路连接，构成闭合的物理的环型结构； 环中数据沿着一个方向绕环逐站传输； 多个结点共享一条环通路； 环建立、维护、结点的插入与撤出。,计算机网络第5章 介质访问控制
4、子层,9,星型拓扑构型,逻辑结构与物理结构的关系,逻辑结构是指局域网结点间的相互关系与介质访问控制方法； 物理结构是指局域网的外部连接形式； 逻辑结构和物理结构在“共享”式局域网中可能不一致。例如：典型的总线型的Ethernet。其逻辑结构是总线型的，而物理结构是星型的。,计算机网络第5章 介质访问控制子层,10,交换局域网(switched LAN)的物理结构,在交换式局域网中，其物理结构与逻辑结构实现了统一。交换机可以在多对通信结点之间建立并发的逻辑连接。,计算机网络第5章 介质访问控制子层,11,5.1.3 传输介质类型与介质访问控制方法,局域网的传输介质类型 同轴电缆 双绞线 光纤 无
5、线通信信道 讨论： 双绞线已能用于数据传输速率为100Mb/s、1Gb/s 的高速局域网中； 在局部范围内的中、高速局域网中使用双绞线，在远距离传输中使用光纤，在有移动结点的局域网中采用无线技术的趋势已经明朗。,计算机网络第5章 介质访问控制子层,12,介质访问控制方法: 带有冲突检测的载波侦听多路访问CSMA/CD 令牌总线 token bus 令牌环 token ring,计算机网络第5章 介质访问控制子层,13,5.1.4 IEEE 802参考模型,IEEE 802 标准所描述的局域网参考模型与OSI参考模型的关系 ：,计算机网络第5章 介质访问控制子层,14,IEEE 802委员会为局
6、域网制定了一系列标准，它们统称为IEEE 802标准； IEEE 802标准之间的关系：,计算机网络第5章 介质访问控制子层,15,5.2 Ethernet局域网 5.2.1 Ethernet的发展,Ethernet的核心技术是CSMA/CD介质访问控制方法； 随机争用技术起源于夏威夷大学校园网ALOHA； 1972年，Xerox公司开始Ethernet实验网的研究； 1979年，Xerox公司宣布了Ethernet产品； 1980年，Xerox、DEC与Intel联合宣布Ethernet V2.0规范 ； 20世纪90年代，10Base-T标准使得Ethernet性能价格比大大提高； 目前，
7、交换式Ethernet与最高速率为10Gb/s的高速Ethernet的出现，更确立了它在局域网中的主流地位。,计算机网络第5章 介质访问控制子层,16,5.2.2 Ethernet帧结构与帧发送、接收流程分析 1.Ethernet数据发送流程的分析,计算机网络第5章 介质访问控制子层,17,CSMA/CD的发送流程可以概括为： 先听后发 边听边发 冲突停止 延迟重发,计算机网络第5章 介质访问控制子层,18,Ethernet结点 数据发送流程,计算机网络第5章 介质访问控制子层,19,1. 载波侦听过程,目的：检查是否已经有结点利用总 线在发送数据。 判断：由于物理层规定发送的数据采用曼彻斯特
8、编码，所以根据总线电平是否出现跳变来确定总线的忙闲状态。,计算机网络第5章 介质访问控制子层,20,2. 冲突检测方法,设=D/V，D为总线最大长度，V是电磁波在介质中的传播速度。人们把2定义为冲突窗口。,计算机网络第5章 介质访问控制子层,21,冲突检测：比较法和编码违例判决法,计算机网络第5章 介质访问控制子层,22,所谓比较法是发送结点在发送帧的同时，将其发送信号波形与从总线上接收到的信号波形进行比较。若不一致时，表示冲突发生。 所谓编码违例判决法是检查从总线上接收的信号波形。若接收的信号波形不符合曼彻斯特编码规律，就说明出现了冲突。,计算机网络第5章 介质访问控制子层,23,3. 发现
9、冲突，停止发送,如果在发送数据过程中检测出冲突，为了解决信道争用冲突，发送结点要进入停止发送数据、随机延迟后重发的流程。 随机延迟后重发流程的第一步是发送“冲突加强信号”，目的是确保有足够的冲突持续时间，使得网中所有结点都能检测出冲突存在，并丢弃冲突帧。,计算机网络第5章 介质访问控制子层,24,随机延迟重发,截止二进制指数后退延迟算法 2kRa 其中：为结点重新发送需要的后退延迟时间，a为冲突窗口值，R为随机数; 限定k的范围,k=min（n，10）;如果重发次数n10，则取k=n；如果重发次数n10时，则k取值为10; 第n次重发延迟是分布在0与2min（n，10）-1个时间片之间，最大可
10、能延迟时间为1023 个时间片; 在到后退延迟时间之后，结点将重新判断总线忙、闲状态，重复发送流程; 当冲突次数超过16时，表示发送失败，放弃该帧发送。,计算机网络第5章 介质访问控制子层,25,2.Ethernet帧结构,用过NetXray之类的抓包软件的人，可能经常会被一些不同的Frame Header搞糊涂，为何用的Frame的Header是这样的，而另外的又不一样。这是因为在Ethernet 中存在几种不同的帧格式，下面简单介绍一下几种不同的帧格式及他们的差异。,计算机网络第5章 介质访问控制子层,26,一、Ethernet帧格式的发展 1980 DEC,Intel,Xerox制订了E
11、thernet I的标准 1982 DEC,Intel,Xerox又制订了Ehternet II的标准 1982 IEEE开始研究Ethernet的国际标准802.3 1983 迫不及待的Novell基于IEEE的802.3的原始版开发了专用的Ethernet帧格式 1985 IEEE推出IEEE 802.3规范,后来为解决EthernetII与802.3帧格式的兼容问题,推出折衷的Ethernet SNAP格式 (其中早期的Ethernet I已经完全被其他帧格式取代了 ,所以现在Ethernet只能见到后面几种Ethernet的帧格式,现在大部分的网络设备都支持这几种Ethernet的帧格
12、式,如:cisco的路由器再设定Ethernet接口时可以指定不同的以太网的帧格式:arpa,sap,snap,novell-ether),计算机网络第5章 介质访问控制子层,27,二、以太网帧格式 目前，有四种不同格式的以太网帧在使用，它们分别是： Ethernet II即DIX 2.0：Xerox与DEC、Intel在1982年制定的以太网标准帧格式。Cisco名称为：ARPA。 Ethernet 802.3 raw：Novell在1983年公布的专用以太网标准帧格式。Cisco名称为：Novell-Ether。 Ethernet 802.3 SAP：IEEE在1985年公布的Ethern
13、et 802.3的SAP版本以太网帧格式。Cisco名称为：SAP。 Ethernet 802.3 SNAP：IEEE在1985年公布的Ethernet 802.3的SNAP版本以太网帧格式。Cisco名称为：SNAP。,计算机网络第5章 介质访问控制子层,28,在每种格式的以太网帧的开始处都有64比特（8字节）的前导字符，如图所示。其中，前7个字节称为前同步码（Preamble），内容是16进制数0xAA，最后1字节为帧起始标志符0xAB，它标识着以太网帧的开始。前导字符的作用是使接收节点进行同步并做好接收数据帧的准备。,除此之外，不同格式的以太网帧的各字段定义都不相同，彼此也不兼容。,计算
14、机网络第5章 介质访问控制子层,29,(1). Ethernet II帧格式 如图所示，是Ethernet II类型以太网帧格式。,这是最常见的一种以太网帧格式，也是今天以太网的事实标准，由DEC，Intel和Xerox在1982年公布其标准.,计算机网络第5章 介质访问控制子层,30,Ethernet II类型以太网帧的最小长度为64字节（662464），最大长度为1518字节（66215004）。其中前12字节分别标识出发送数据帧的源节点MAC地址和接收数据帧的目标节点MAC地址。 接下来的2个字节标识出以太网帧所携带的上层数据类型，如16进制数0x0800代表IP协议数据，16进制数0x
15、809B代表AppleTalk协议数据，16进制数0x8138代表Novell类型协议数据等。常见协议类型如下： 0800 IP 0806 ARP 8137 Novell IPX 809b Apple Talk 如果协议类型字段取值为0000-05dc(十进制的0-1500)，则该帧就不是Ethernet V2(ARPA)类型了，而是下面讲到的三种802.3帧类型之一；,计算机网络第5章 介质访问控制子层,31,在不定长的数据字段后是4个字节的帧校验序列（Frame Check Sequence，FCS），采用32位CRC循环冗余校验对从“目标MAC地址“字段到“数据“字段的数据进行校验。,计
16、算机网络第5章 介质访问控制子层,32,(2).Ethernet 802.3 raw帧格式 如图所示，是Ethernet 802.3 raw类型以太网帧格式。,在Ethernet 802.3 raw类型以太网帧中，原来Ethernet II类型以太网帧中的类型字段被“总长度“字段所取代，它指明其后数据域的长度，其取值范围为：46-1500。 接下来的2个字节是固定不变的16进制数0xFFFF，它标识此帧为Novell以太类型数据帧。,计算机网络第5章 介质访问控制子层,33,(3). Ethernet 802.3 SAP帧格式 如图所示，是Ethernet 802. 3 SAP类型以太网帧格式。,从图中可以看出，在Ethernet 802.3 SAP帧中，将原Ethernet 802.3 raw帧中2个字节的0xFFFF
