上文内容:局域网
1.什么是总线局域网
总线网结构:
所有的结点通过专门的网卡附接到一条总线上;
所有结点的信息都发送到同一条总线上(冲突);
所有结点都从同一媒体上收取信息(广播);
为了防止信号反射,总线的两端采用终接器,吸收信号;
采用分布式方式进行工作,结点之间不存在控制的关系。
竞争总线工作方式;
结果:冲突难以避免;
解决方案:载波侦听多路访问/冲突检测(CSMA/CD)
2.解决冲突的方案(载波侦听多路访问/冲突检测(CSMA/CD))
★ 载波侦听:侦听媒体是否空闲(发送数据前,先侦听)
多路访问:多个结点共享媒体,多个结点同时获取信息 冲突检测:监听媒体,检测冲突。
2.1物理层功能
接收来自于MAC的比特流,编码并发送至媒体;
接收来自于媒体的比特信号,解码并转发至MAC;
向MAC报告媒体的状态(冲突?比特传输正确/错误?)
使用的通信编码:曼彻斯特编码
2.2CSMA/CD 帧的一般格式
前导码(F):10101010101010……….10101010
帧开始标志(SFD):10101011
信宿地址(DA):
单地址的地址字段最高位为0,
成组地址的地址字段最高位为1,
广播地址的地址字段的所有位均为1
信源地址(SA):单地址。
查看MAC地址: IPconfig /all:00-0D-60-13-60-CA,00-04-23-86-B2-C0
数据长度(L):
用户数据(DATA):小于1500字节,存放高层LLC的信息
填充字段(PAD):不大于46字节,采用填充无用字符的方式(以字节为单位)保证整个帧长度不小于64个字节。
帧校验序列(FCS):采用循环冗余校验码(32位)
2.3CSMA/CD 帧的最小长度的要求
CSMA/CD要求整个帧的长度应不小于64字节。
目的:保证发送结点可以对发生的冲突进行有效的检测。
即:帧发送完之前,应当保证所有结点都可侦听到媒体上有信息在传输,从而暂停发送动作;
或者:若某个其他结点也启动发送过程,则结点应在发送完帧之前感知到冲突信号;
要求:整个帧的发送时间应当不小于信号在网络中“传播距离最大”的两个结点之间传播时间的两倍:分别对应信号到达“最远”的结点,以及冲突信号从“最远”的结点返回本结点。
★ 基带传输冲突检测
A发送的帧的长度必须足够大,以确保A在检测到冲突时还在发送数据
★宽带传输冲突检测
A—发数据—连接器—最远点
B开始发数据———冲突信号—连接器—最远点
从A到连接器的传输时间的4倍
2.4帧实际传输时间的估算
(1) 帧从结点传输到媒体的时间 +
(2)在媒体上传输的时间 +
(3)可能经过的转发器的处理的时间
CSMA/CD 802.3标准为10Base5
基带传输,速率10Mbps,粗同轴电缆,单段最长500米,5段
(电信号的传输速率为1000米/5us,20米/比特时间)
1、信号发送到结点的时间约20比特
2、从结点到媒体的时间(50米)约2.5比特
3、结点MAU转发时间约20比特
4、2500米传输所需时间约125比特
5、4个转发器转发时间约80比特(20比特/转发器)
(125+100+22.5)*2=247.5*2
约需512比特时间 64个字节 18+46(PAD)
2.4CSMA/CD工作过程
数据发送过程:
数据接收过程:
2.5二进制指数退避算法
退避时间计算:信号在媒体上的往返时间 * 随机数;
随机数(r)的取值范围依赖于冲突的次数(i);0≤r<2i
思路:错开等待时间,使之随失败次数增多而增加。
冲突次数 随机数(r)取值范围
第1次: 0,1 (21-1)
第2次: 0,1,2,3 (22-1)
第3次: 0,1…..7 (23-1) ...
第i次: 0,1,……, 2i-1
第10次冲突后,等待时间随失败次数增多而增加, 将时间错开。
第16次后,向上层报错。
2.6CSMA/CD的特点
(1) 竞争,各结点强占对共享媒体的访问权
(2)轻负载时,效率较高
(3)重负载时,冲突概率加大,效率低
(4)所有结点共享媒体,任何时刻只有一个结点在发信息
(5)不适合实时传输