介质访问控制的内容就是:采取一定的措施,使得两对节点之间的通信不会发生互相干扰的情况
信道划分介质访问控制:将使用介质的每个设备与来自同一信道上的其他设备的通信隔离开,把时域和频域资源合理地分配给网络上的设备。
用户在分配到一定的频带后,在通信过程中自始至终都占用这个频带。频分复用的所有用户在同样的时间占用不同的带宽(频率带宽)资源。
优点:充分利用传输介质带宽,系统效率较高;由于技术比较成熟,实现也比较容易。
将时间划分为一段段等长的时分复用帧(TDM帧)。每个时分复用的用户在每一个TDM帧中占用固定序号的时隙,所有用户轮流占用信道。
注:TDM帧是在物理层传送的比特流所划分的帧,标志一个周期。
每一个STDM帧中的时隙数小于连接在集中器上的用户数。各用户有了数据就随时发往集中器的输入缓存,然后集中器按顺序依次扫描输入缓存,把缓存中的数据放入STDM帧中,一个STDM帧满了就发出。
STDM帧不是固定分配时隙,而是按需动态分配时隙。
波分多路复用就是光的频分多路复用,在一根光纤中传输多种不同波长(频率)的光信号,由于波长(频率)不同,所以各光路信号互不干扰,最后再用波长分解复用器将各路波长分解出来。
纯ALOHA协议思想:不监听信道,不按时间槽发送,随机重发。想发就发
时隙ALOHA协议的思想:把时间分成若干个相同的时间片,所有用户在时间片开始时刻同步接入网络信道,若发生冲突,则必须等到下一个时间片开始时刻再发送。控制想发就发的随意性
①纯ALOHA比时隙ALOHA吞吐量更低,效率更低。
②纯ALOHA想发就发,时隙ALOHA只有在时间片段开始时才能发。
1-坚持CSMA | 非坚持CSMA | p-坚持CSMA | |
---|---|---|---|
信道空闲 | 马上发 | 马上发 | p概率马上发 1-p概率等到下一个时隙再发送 |
信道忙 | 继续坚持监听 | 放弃监听,等一个随机时间再监听 | 持续监听,直到信道空闲再以p概率发送 |
载波监听多点接入/碰撞检测CSMA/CD(carrier sense multiple access with collision detection)
CS: 载波侦听/监听,每一个站在发送数据之前以及发送数据时都要检测一下总线上是否有其他计算机在发送数据。
MA: 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。总线型网络
CD: 碰撞检测(冲突检测),“边发送边监听”,适配器边发送数据边检测信道上信号电压的变化情况,以便判 断自己在发送数据时其他站是否也在发送数据。半双工网络
①确定基本退避(推迟)时间为争用期 2τ。
②定义参数k,它等于重传次数,但k不超过10,即k=min[重传次数,10]。当重传次数不超过10时,k等于重传次数;当重传次数大于10时,k就不再增大而一直等于10。
③从离散的整数集合[0, 1, , 2k-1]中随机取出一个数r,重传所需要退避的时间就是r倍的基本退避时间,即2rτ 。
④当重传达16次仍不能成功时,说明网络太拥挤,认为此帧永远无法正确发出,抛弃此帧并向高层报告出错。
第一次重传,k=1,r从{0,1}选;
重传推迟时间为0或 2τ,在这两个时间中随机选一个;
若再次碰撞,则在第二次重传时,k=2,r从{0,1,2,3}选;
重传推迟时间为0或 2τ或 4τ或 6τ,在这四个时间中随机选一个;
若再次碰撞,则第三次重传时,k=3,r从{0,1,2,3,4,5,6,7}选
……
载波监听多点接入/碰撞避免CSMA/CA(carrier sense multiple access with collision avoidance)
相同点:
CSMA/CD与CSMA/CA机制都从属于CSMA的思路,其核心是先听再说。换言之,两个在接入信道之前都须要进行监听。当发现信道空闲后,才能进行接入。
不同点:
①、传输介质不同:CSMA/CD 用于总线式以太网【有线】,而CSMA/CA用于无线局域网【无线】。
②、载波检测方式不同:因传输介质不同,CSMA/CD与CSMA/CA的检测方式也不同。CSMA/CD通过电缆中电压的变化来检测,当数据发生碰撞时,电缆中的电压就会随着发生变化;而CSMA/CA采用能量检测(ED)、载波检测(CS)和能量载波混合检测三种检测信道空闲的方式。
③、CSMA/CD检测冲突,CSMA/CA避免冲突,二者出现冲突后都会进行有上限的重传。
局域网(Local Area Network):简称LAN,是指在某一区域内由多台计算机互联成的计算机组,使用广播信道。
特点:
①、覆盖的地理范围较小,只在一个相对独立的局部范围内联,如一座或集中的建筑群内。
②、使用专门铺设的传输介质(双绞线、同轴电缆)进行联网,数据传输速率高(10Mb/s~10Gb/s)。
③、通信延迟时间短,误码率低,可靠性较高。
④、各站为平等关系,共享传输信道。
⑤、多采用分布式控制和广播式通信,能进行广播和组播。
决定局域网的主要要素为:网络拓扑,传输介质与介质访问控制方法。
IEEE 802系列标准是IEEE 802 LAN/MAN 标准委员会制定的局域网、城域网技术标准(1980年2月成立)。其中最广泛使用的有以太网、令牌环、无线局域网等。这一系列标准中的每一个子标准都由委员会中的一个专门工作组负责。
IEEE 802标准所描述的局域网参考模型只对应OSI参考模型的数据链路层与物理层,它将数据链路层划分为逻辑链路层LLC子层 和介质访问控制MAC子层。
以太网(Ethernet)指的是由Xerox公司创建并由Xerox、Intel和DEC公司联合开发的基带总线局域网规范,是当今 现有局域网采用的最通用的通信协议标准。以太网络使用CSMA/CD(载波监听多路访问及冲突检测)技术。
无连接:发送方和接收方之间无“握手过程”。
不可靠:不对发送方的数据帧编号,接收方不向发送方进行确认,差错帧直接丢弃,差错纠正由高层负责。
以太网只实现无差错接收,不实现可靠传输。
10BASE-T是传送基带信号的双绞线以太网,T表示采用双绞线,现10BASE-T 采用的是无屏蔽双绞线 (UTP),传输速率是10Mb/s。
速率≥100Mb/s的以太网称为高速以太网。
高速以太网技术 | 特点 |
---|---|
100BASE-T 以太网 | 在双绞线上传送100Mb/s基带信号的星型拓扑以太网,仍使用IEEE802.3的CSMA/CD协议。 支持全双工和半双工,可在全双工方式下工作而无冲突。 |
吉比特以太网 | 在光纤或双绞线上传送1Gb/s信号。 支持全双工和半双工,可在全双工方式下工作而无冲突。 |
10吉比特以太网 | 10吉比特以太网在光纤上传送10Gb/s信号。 只支持全双工,无争用问题。 |
IEEE 802.11是无线局域网通用的标准,它是由IEEE所定义的无线网络通信的标准。
(1)有固定基础设施无线局域网
(2)无固定基础设施无线局域网的自组织网络
广域网(WAN,Wide Area Network),通常跨接很大的物理范围,所覆盖的范围从几十公里到几千公里,它能连接多个城市或国家,或横跨几个洲并能提供远距离通信,形成国际性的远程网络。
广域网的通信子网主要使用分组交换技术。广域网的通信子网可以利用公用分组交换网、卫星通信网和无线 分组交换网,它将分布在不同地区的局域网或计算机系统互连起来,达到资源共享的目的。如因特网(Internet)是世界范围内最大的广域网。
点对点协议PPP(Point-to-Point Protocol)是目前使用最广泛的数据链路层协议,用户使用拨号电话接入因特网时一般都使用PPP协议。
只支持全双工链路。
简单:对于链路层的帧,无需纠错,无需序号,无需流量控制。
封装成帧:帧定界符
透明传输:与帧定界符一样比特组合的数据应该如何处理:异步线路用字节填充,同步线路用比特填充。
多种网络层协议:封装的IP数据报可以采用多种协议。
多种类型链路:串行/并行,同步/异步,电/光…
差错检测:错就丢弃。
检测连接状态:链路是否正常工作。
最大传送单元:数据部分最大长度MTU。
网络层地址协商:知道通信双方的网络层地址。
数据压缩协商
纠错
流量控制
对帧进行编序号
不支持多点线路
①一个将IP数据报封装到串行链路(同步串行/异步串行)的方法。
②链路控制协议LCP:建立并维护数据链路连接。身份验证
③网络控制协议NCP:PPP可支持多种网络层协议,每个不同的网络层协议都要一个相应的NCP来配 置,为网络层协议建立和配置逻辑连接。
高级数据链路控制(High-Level Data Link Control或简称HDLC),是一个在同步网上传输数据、面向比特的数据链 路层协议,它是由国际标准化组织(ISO)根据IBM公司的SDLC(SynchronousData Link Control)协议扩展开发而成的。
数据报文可透明传输,用于实现透明传输的“0比特插入法”易于硬件实现
采用全双工通信
所有帧采用CRC检验,对信息帧进行顺序编号,可防止漏收或重份,传输可靠性高
HDLC站 | 主要功能 |
---|---|
主站 | 发送命令(包括数据信息)帧、接收响应帧,并负责对整个链路的控制系统的初启、 流程的控制、差错检测或恢复等 |
从站 | 接收由主站发来的命令帧,向主站发送响应帧,并且配合主站参与差错恢复等链路控制。 |
复合站 | 既能发送,又能接收命令帧和响应帧,并且负责整个链路的控制 |
①信息帧(I)第1位为0,⽤来传输数据信息,或使⽤捎带技术对数据进⾏确认
②监督帧(S)10,⽤于流量控制和差错控制,执⾏对信息帧的确认、请求重发和请求暂停发送等功能
③⽆编号帧(U)11,⽤于提供对链路的建⽴、拆除等多种控制功能
PPP协议 | 面向字节 | 2B协议字段 | 无序号和确认机制 | 不可靠 |
---|---|---|---|---|
HDLC协议 | 面向比特 | 没有 | 有编号和确认机制 | 可靠 |
(1)、透明网桥
透明网桥:“透明”指以太网上的站点并不知道所发送的帧将经过哪几个网桥,是一种即插即用设备——
自学习。
(2)、源路由网桥
源路由网桥:在发送帧时,把详细的最佳路由信息(路由最少/时间最短)放在帧的首部中。
方法:源站以广播方式向欲通信的目的站发送一个发现帧。
能否隔离冲突域 | 能否隔离广播域 | |
---|---|---|
物理层设备(中继器、集线器) | × | × |
链路层设备(网桥、交换机) | √ | × |
网络层设备(路由器) | √ | √ |