局域网中CSMA/CD协议的应用

局域网

局域网——使用广播信道的数据链路层，跨越数据链路层和物理层

特点：网络为一个单位所拥有，且地理范围和站点数目均有限。

优点：

• 具有广播功能（使用广播信道），从一个站点可很方便地访问全网
• 便于系统的扩展和逐渐演变，各设备的位置可灵活调整和改变
• 提高系统的可靠性、可用性、生存性

按拓扑结构分类：

• 星形网
• 环形网
• 总线网
• 树形网

传输介质：

• 双绞线（主流）
• 光纤（数据率最高）

802.3标准中将局域网的数据链路层拆成两个子层，逻辑链路控制LLC（现已取消）和媒体接入控制MAC

 

LLC子层看不见下面的局域网

 

媒体访问控制MAC子层：

>>>为了使多用户能合理而方便地共享通信媒体资源，技术上使用以下两种方法：

一）静态划分信道：

• 　　频分复用
• 　　时分复用
• 　　波分复用
• 　　码分复用

二）动态媒体接入控制（多点接入）：

• 　　随机接入：特点是所有的用户可随机地发送信息，容易发生冲突，必须有解决冲突的网络协议。如：CSMA/CD协议。
• 　　受控接入：特点是用户不能随机地发送信息而必须服从一定的控制。如多点线路探询(polling)，或轮询，令牌环LAN。(使用少)

 

逻辑链路控制LLC子层：

• 不确认的无连接服务（LLC1）：数据报服务
• 面向连接服务（LLC2）：相当于虚电路服务
• 带确认的无连接服务（LLC3）：可靠的数据报服务
• 高速传输服务（LLC4）：用于城域网

 

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 判断数据帧中的目的地址与硬件地址（MAC）是否一致，可在总线上实现一对一的通信。

 问：由于在总线上同一时间只允许一台计算机在发送数据，，如何协调总线上各计算机的工作？

CSMA/CD（载波监听多点接入/碰撞检测）

作用：是为防止连接在总线上的各站点之间发生冲突，协调总线上各计算机工作而设计的协议。

采用随机接入时，为了减少冲突发生的概率

要点：

• 多点接入：表示许多计算机以多点接入的方式连接在一根总线上
• 载波监听：每个站在发送数据之前，检测线路上是否有其他计算机在发送数据，若有，则暂时不发送数据
• 碰撞检测（冲突检测）：边发送数据边检测信道上的信号电压大小
• 检测到碰撞后：立即停止发送，以免继续浪费网络资源，然后等待一段随机时间重发

信息交互方式：双向交替通信（半双工通信）。

总结为：先听后发，边听边发，冲突停止，延迟重发。

传播时延对载波监听影响：载波监听并不能完全消除冲突。当某个站监听到总线是空闲时，也可能总线并非真正是空闲的。即每个站在发送数据之后的一小段时间内（时间不确定），存在着遭遇碰撞的可能性。