计算机网络第六讲

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MAC地址的三种类型 MAC地址的三种类型
单播地址：（I/G＝ 单播地址：（I/G＝0） ：（I/G
• 拥有单播地址的帧将发送给网络中惟一一个由 单播地址指定的站点。 单播地址指定的站点。——点对点传输 点对点传输
多播地址：（I/G＝ 多播地址：（I/G＝1） ：（I/G
• 拥有多播地址的帧将发送给网络中由组播地址 指定的一组站点。 指定的一组站点。——点对多点传输 点对多点传输
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CSMA/CD的优缺点 CSMA/CD的优缺点
控制简单，易于实现； 网络负载轻时，有较好的性能：
30％－40％ 30％－40％以内 ％－40 延迟时间短、速度快 延迟时间短、
网络负载重时，性能急遽下降：
70％－80％ 70％－80％以上 ％－80 冲突数量的增长使网络速度大幅度下降
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（二）令牌传递（Token assing） 令牌传递（ assing）
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强化碰撞
当发送数据的站一旦发现发生了碰撞时： 当发送数据的站一旦发现发生了碰撞时：
立即停止发送数据； 再继续发送若干比特的人为干扰信号 (jamming signal)，以便让所有用户都知道 现在已经发生了碰撞。
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人为干扰信号B 发送数据 A 发送数据
A
TB 开始冲突
B
τ
A 检测 到冲突
TJ t τ
00110101 01111011 00010010 00000000 00000000 00000001
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传统以太网的连接方法
主机箱 网卡 DB-15 连接器 收发器电缆 收发器 内导体 MAU 插入式 分接头 MDI BNC 连接器 插口 RJ-45 插头 主机箱 主机箱
广播地址：（全1地址，FF-FF-FF-FF-FF-FF） 广播地址：（全 地址，FF-FF-FF-FF-FF-FF） ：（
• 拥有广播地址的帧将发送给网络中所有的站 点。——广播传输 广播传输
注意，以上分类只适用于目的地址。 注意，
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第 1 进制表示的 EUI-48 地址： AC-DE-48-00-00-80 地址： 二进制表示的 EUI-48 地址： 机构惟一标志符 OUI 802.3 802.4 第1 第2 第3 第4 扩展标志符 第5 第6
T=0
A有数据要发 有数据要发 送, 它抓住空 令牌
T C Data T C Data
A A将令牌修改为 将令牌修改为 数据帧头, 数据帧头 并加 挂数据发送
T C Data
T=1
Data
目的站点从环 上拷贝数据
T C Data
（b） ）
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四、传统以太网
（一）以太网的产生与发展
1975年 由美国施乐公司（Xerox） 1975年，由美国施乐公司（Xerox）研制成功 数据率为2.94Mb/s，称为Ethernet（以太网） 数据率为2.94Mb/s，称为Ethernet（以太网） 2.94Mb/s Ethernet 1980，DEC、Intel和Xerox公司联合提出 1980，DEC、Intel和Xerox公司联合提出 10Mb/s以太网标准 10Mb/s以太网标准 DIX V1 1982， 1982， DIX Ethernet V2 1983，IEEE802.3【W-IEEE802.3】，10Mb/s 1983，IEEE802.3【 IEEE802.3】 1985年发布IEEE 802.3正式协议 1985年发布IEEE 802.3正式协议 年发布
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退避时间确定的例子: 退避时间确定的例子:
k=min[重传次数， k=min[重传次数，10] 重传次数 r 在 [0, 1, …, (2k-1)] 中随机取一个数
第1次冲突后: 次冲突后: k=1； r 从{0，1}中选择； 退避时间为r 退避时间为 倍 退避时间为 0 或 2a 的时间槽 次冲突后: 第2次冲突后: k=2； r 从 {0，1，2，3}中选择； 退避时间为 0 、2a、4a 、6a 中的一个值
环路 输入
TCU
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令牌环网的实际结构——星型环路 令牌环网的实际结构——星型环路
B C
A
集线器
D
E
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Token Ring/802.5的操作举例 Ring/802.5的操作举例
（a） ）
A
Data T
帧循环一圈后, 帧循环一圈后 A将数据帧回收 将数据帧回收 并放出空令牌 T=0 A
T
（c） ）
计算机网络 Computer Networks
Computer Networks
测绘学院训练部 计算机教学中心 戚旭衍
2011-102011-10-18
上节回顾
局域网的拓扑结构 局域网的体系结构 介质访问控制方法
CSMA/CD
工作原理： 工作原理：
发前先听，空闲即发送， 发前先听，空闲即发送， 边发边听，冲突时退避。 边发边听，冲突时退避。
信 道 占 用 时 间
B 也能够检测到冲突，并立即停止发送数据帧，接 着就发送干扰信号。这里为了简单起见，只画出 A 发送干扰信号的情况。
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问题的提出： Q：为了防止再次冲突，各站点等待 ：为了防止再次冲突，
的随机时间具体是如何确定的？ 的随机时间具体是如何确定的？
A：CSMA/CD协议采用截断二进制指数
主要用于IEEE802.5令牌环网 拓扑结构：点到点链路连接，构成闭合环 传输媒体：STP、光纤，速率4/16Mbps； 最多站点数：250， 信号采用曼彻斯特编码
点到点链路 D
干线耦合器的结构
干线耦合器
高层软件
站点 单向环 A C
发送缓冲区 接收缓冲区
DTE
接收
发送
环路 输出
B
线路 线路 控制器 驱动 接收
CSMA/CD协议的时间槽 CSMA/CD协议的时间槽
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以太网取51.2µs为时间槽。对于传统以太 s 网10Mb/s，一个时间槽内可发送512bits，即64 字节。
推论:
冲突只可能在一帧的前64字节内发生； 冲突只可能在一帧的前64字节内发生； 64字节内发生 帧长度小于64字节时，将无法检测出冲突； 帧长度小于64字节时，将无法检测出冲突； 64字节时 最短有效帧长为64字节,小于64字节的帧是无效帧。 最短有效帧长为64字节,小于64字节的帧是无效帧。 64字节 64字节的帧是无效帧
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使用集线器的双绞线以太网
站点
集线器
RJ-45 插头
两对双绞线
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以太网媒体接入控制 MAC 10BASE5 粗缆 10BASE2 细缆 10BASE-T 双绞线 10BASE-F 光缆
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（三）以太网的 MAC 层
1.Ethernet / IEEE802.3帧格式 IEEE802.3帧格式
7 PR 1 SFD 2/6 DA 2/6 SA 2 LEN 校验区间 64-1518 字节 7 PR 1 SFD 46-1500 LLC-PDU Pad 4 字节 FCS
IEEE 802.3
6 DA
6 SA
2 Type
46-1500 Data Pad
4字节 字节 FCS
Ethernet
PR： ： 序列， 前导码 - 10101010序列，用于使接收方与发送方同步 序列 用途： 用途：保证帧 SFD： 帧首定界符 – 10101011，表示一帧的开始 ： ， 长≥64字节 字节 DA/SA：目的 源MAC地址 ：目的/源 地址 LEN： 数据长度（数据部分的字节数），取值范围：0-1500 ），取值范围 ： 数据长度（数据部分的字节数），取值范围： Type： 类型，高层协议标识 ： 类型， LLC-PDU（Data）：数据，最少 字节 最多 ）：数据 字节, 字节， （ ）：数据，最少46字节 最多1500字节，不够时以 字节 不够时以Pad填充 填充 Pad： 填充字段（可选），其作用是保证帧长不小于64字节 ： 填充字段（可选），其作用是保证帧长不小于 字节 ），其作用是保证帧长不小于 FCS： 帧校验序列（CRC-32） ： 帧校验序列（ ）
的退避算法(truncated binary 的退避算法 exponential type)。 。
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退避时间的确定（退避算法） 退避时间的确定（退避算法）
算法如下： 算法如下：
1.令基本退避时间T=2a（即时间槽长度）； 1.令基本退避时间T=2a（即时间槽长度）； 令基本退避时间T=2a 2.k=min[重传次数，10]； 2.k=min[重传次数，10]； k=min[重传次数 3.r 中随机取一个数， 3.r在 [0, 1, …, (2k-1)] 中随机取一个数， , 退避时间=rT =rT。 退避时间=rT。 4.限定最大重传次数＝16，若发送16次仍不成 4.限定最大重传次数＝16，若发送16次仍不成 限定最大重传次数 16 则发送失败。 功，则发送失败。
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IEEE802.3标准规定：
MAC地址的长度为 个字节，共48位； 地址的长度为6个字节 地址的长度为 个字节， 位 • 可表示 46≈70万亿个地址（有2位用于特殊 可表示2 万亿个地址（ 万亿个地址 位用于特殊 用途） 用途）
EUIEUI-48
I/G G/L OUI（22位） （ 位 EI（24位） （ 位 1=全球管理地址 全球管理地址 0=本地管理地址（一般不用） 本地管理地址（ 本地管理地址 一般不用） 0=单播地址 单播地址 1=组播地址 组播地址
千兆以太网（ ）： ）：1000Mb/s（1Gb/s） 千兆以太网（GE）： （ ）
• 802.3z —— 屏蔽短双绞线、光纤 屏蔽短双绞线、 • 802.3ab —— 双绞线
万兆以太网（ ）：10Gb/s 万兆以太网（10GE）： ）：