計算機網絡原理及應用 課件 模塊四：主題2介質訪問技術

構筑網絡共享平臺-局域網技術計算機網絡原理及應用課前回顧課前評估在如圖所示的開會場景中，如果有多個人同時講話，會造成混亂無法聽清對方在講什么，這種現象在網絡中稱為沖突。要解決這個問題，可以采用兩種策略，一種是按順時針或逆時針方向輪流發(fā)言；另外一種是確認沒有他人說話時才能發(fā)言。這種策略在計算機網絡中，稱為介質訪問控制方法，分別稱為__________和__________。課前評估回顧曼徹斯特編碼與時間同步過程，如圖所示。由于表示每一位二進制的兩個碼元之間發(fā)生信號跳變，因此可以用__________信號表示介質上在傳輸信號，用_________信號表示介質空閑。課前評估網絡中是如何檢測有沖突發(fā)生呢？由于局域網通常采用曼徹斯特編碼，因此可以通過信號的波形是否符合曼徹斯特編碼規(guī)則來進行判斷，如果符合，則沒有沖突；如果不符合，則沖突發(fā)生。圖示意了在一種傳輸介質中兩個信號波形進行疊加的過程，請根據曼切斯特編碼規(guī)則判斷信號是否發(fā)生沖突。主題二：介質訪問技術學習目標知識目標本節(jié)目標1.

掌握CSMA/CD的工作原理。了解CSMA/CD的工作特點。

掌握網卡的主要功能。

掌握MAC地址的組成、分類及作用。。通過分析以太網的工作原理，引導學生明白競爭和謙讓、效率和規(guī)則在社會生活中的重要性。素質目標技能目標能夠借助網絡仿真工具探索以太網沖突問題。局域網常見的媒體訪問控制方法有哪些靜態(tài)訪問控制技術動態(tài)訪問控制技術隨機接入控制方式受控接入解決當局域網中共用信道產生競爭時如何分配信道使用權問題8

局域網常見的媒體訪問控制方法有哪些CSMA/CD協(xié)議要點1載波偵聽：在發(fā)送數據前、發(fā)送數據中，均檢測信道中有無其它節(jié)點發(fā)送數據。2多點接入：多個節(jié)點以多點接入的方式連接在一根總線上。3沖突檢測：節(jié)點邊發(fā)送邊監(jiān)聽，判斷自己在發(fā)送數據時是否與其它節(jié)點發(fā)生沖突。9

CSMA/CD協(xié)議CSMA/CD工作原理（十六字策略）你理解了CSMA/CD了嗎？先聽后發(fā)

——保證信道不空閑時，絕對不會有沖突發(fā)生

邊聽邊發(fā)——保證一旦有沖突產生，各沖突站點馬上會終止發(fā)送

沖突等待——保證系統(tǒng)不會出現劇烈沖突

空閑發(fā)送——保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定（）說明了CSMA/CD協(xié)議的應用場景是共享介質的以太網，那么（）的目的是（）。A.多點接入

B.載波監(jiān)聽

C.碰撞檢測10

CSMA/CD協(xié)議信道不空閑怎么辦？。

“載波監(jiān)聽”監(jiān)聽的對象是（），可能監(jiān)聽到的情況有：（）時，發(fā)送數據；（）時，不發(fā)送數據，之后，……。A.信道

B.當信道不空閑 C.當信道空閑

11

CSMA/CD協(xié)議什么情況下會產生沖突？。至少存在兩種情況會導致沖突產生第一情況：當兩個以上的站點同時監(jiān)聽到信道空閑，且同時發(fā)送數據。第二情況：傳輸延遲可能導致的“碰撞”或“沖突”。12

CSMA/CD協(xié)議沖突檢測（邊聽邊發(fā)）t=

B檢測到信道空閑發(fā)送數據t=

/2發(fā)生碰撞ABABABt=0A檢測到信道空閑發(fā)送數據ABt=

B檢測到發(fā)生碰撞停止發(fā)送STOPt=2

A檢測到發(fā)生碰撞STOPAB視距范圍內，剛剛開始時都不能看見對方13

CSMA/CD協(xié)議爭用期：發(fā)送方檢測到發(fā)生碰撞的時間t=2

（→0,

為傳播時延）

結論：發(fā)送站點監(jiān)聽時間t>2τ時，就可以得到是否碰撞的明確結論；經過爭用期這段時間還沒有檢測到碰撞，就能肯定這次發(fā)送不會發(fā)生碰撞。14

CSMA/CD協(xié)議最小幀長與最大幀長數據幀最小幀長S與2τ之間的聯系，即S÷v=2×（L÷V）。10Mbit/s以太網取51.2

s為爭用期的長度，故其最小幀長為64字節(jié)。為了避免接收站點的緩沖區(qū)無法裝下發(fā)送過來的數據幀而產生的數據溢出問題等。因此，以太網數據幀的最大長度規(guī)定為1518B。。15

CSMA/CD協(xié)議課堂同步假設一個采用CSMA/CD的100Mbit/s局域網，最小幀長是128B，則兩個站點之間的單向傳播時延最多是（）A．2.5μs

B．5.12μs C．10.24μs D．20.28μs根據S÷v=2×（L÷V），得128

×8÷（100

×106）=2×τ，求得τ=

5.12（μs）16

CSMA/CD協(xié)議沖突等待（沖突發(fā)生后再次沖突怎么辦）策略：發(fā)生碰撞站在停止發(fā)送數據后，要推遲（退避）一個隨機時間才能再發(fā)送數據。思想：重傳16次仍不能成功時丟棄該幀，并向高層報告。17

CSMA/CD協(xié)議課堂同步已知10BaseT以太網的爭用時間片為51.2μs，若網卡在發(fā)送某幀時發(fā)生了4次沖突，則基于二進制指數退避算法確定的再次嘗試重發(fā)該幀前等待的最長時間是（）。A．51.2μs

B．204.8μs

C．768μs

D．819.2μs根據r=2k-1=24-1=15，退避時間=r×2τ=15×51.2=768（μs）18

CSMA/CD協(xié)議工作流程理解檢測到沒有沖突等待9.6μs之后才能發(fā)送數據幀的原因理解執(zhí)行二進制退避算法的時機及過程解決以太網數據幀定界的問題19

總線以太網的信道利用率實際情況下（存在爭用期）成功發(fā)送一幀的時間（n×2τ+T0+τ）。理想情況下發(fā)送一幀的占用信道的時間：T0+τ極限信道利用率：Smax=T0÷(T0+τ)

，設α=τ/T0，，則Smax=1/(1+α)，從而信道利用率與α有關。信道利用率↑，τ↓（端到端的距離不應太長），或T0↑（數據幀長應盡量大一些），因此合適的信道利用率應在傳輸距離和數據幀長之間進行權衡。20

CSMA/CD協(xié)議課堂同步（1）使用CSMA/CD協(xié)議的以太網不能進行（

）通信，只能進行（

）通信。（2）從介質訪問控制的角度看，CSMA/CD是一種（）分配信道的方法，FDMA、TDMA、WDM是一種（）分配信道的方法。21

CSMA/CD協(xié)議安徽桐城的“六尺巷”的典故成為歷史佳話，其昭示了謙和禮讓的中華民族美德。是通過后退、謙讓化解“沖突”的典范，我們從中可以得到什么啟示？22

CSMA/CD協(xié)議23

考研考點：全國統(tǒng)考和院校自主命題均有涉及2.使用兩種編碼方案對比特流01100111進行編碼的結果如下圖所示，編碼1和編碼2分別是（

）。【2015全國統(tǒng)考】A．

NRZ和曼徹斯特編碼B．

NRZ和差分曼徹斯特編碼C．

NRZI和曼徹斯特編碼D．

NRZI和差分曼徹斯特編碼1.下列說法中，不正確的是（

）?！?012青島大學】A．調制解調器僅用于把數字信號轉化為模擬信號，并在線路中傳輸

B．調制解調器對傳輸信號進行A/D和D/A轉換的，所以在模擬信道中傳輸數字信號時是必不可少的設備

C．調制解調器是一種數據通信設備

D．56kbit/s調制解調器的下傳速率比上傳速率大以太網網卡簡介24

將計算機連接到以太網，需要使用相應的網絡適配器（Adapter），簡稱為“網卡”網卡與傳輸介質的接口?！W卡網卡網卡集線器……網卡網卡網卡以太網網卡簡介25

網卡與主機的接口。計算機CPU和存儲器并行傳輸網卡局域網串行傳輸計算機CPU和存儲器并行傳輸網卡串行傳輸以太網網卡簡介26

以太網數據鏈路控制器。實現以太網的數據鏈路層和物理層功能存儲MAC地址和網卡的相關信息安裝用于網絡無盤工作站啟動的BootROM芯片隔離核心芯片與RJ45網絡接口，以便提高抗干擾能力并對核心芯片進行防雷擊保護連接雙絞線電纜連接計算機主板EEPROMBootROM插槽核心芯片網絡隔離變壓器RJ45網絡接口PCI接口Longlongago,my樣子isthisMAC地址的基本概念27

你知道網卡工作的層次嗎？。MAC地址的基本概念28

數據鏈路層MAC子層上使用的地址，故稱MAC地址，也稱硬件地址、物理地址48位的二進制數或12位的十六進制數表示存儲在EEPROM，一般不允許修改，保證唯一性，標識主機或網絡設備的二層接口MAC地址的定義●●●●MAC地址的基本概念29

MAC地址的表示形式3種形式：6段式“-”、6段式“：”、3段式“.”MAC地址的基本概念30

MAC地址的組成形式（OUI+EUI）IEEE為生廠商分配的供應商代碼由供應商按順序分配?個地址塊可以?成224

個不同的地址如何根據MAC地址的OUI查詢?產?商信息獲取MAC地址的OUI：（ifconfig/ipconfig）；根據OUI到IEEE組織提供的OUI列表中查詢;

/oui/oui.txt。MAC地址的基本概念31

MAC地址的類型廣播地址：48位二進制都為1或12位十六進制都為F的地址，如FF-FF-FF-FF-FF-FF組播地址：第1字節(jié)的最低位為1的地址，如01-00-5E開頭的地址。00000001單播地址：第1字節(jié)的最低位為0的地址，如00-18-AB開頭的地址第1字節(jié)最低位為1MAC地址的基本概念32

MAC地址的管理第1字節(jié)的b1位第1字節(jié)的b0位MAC地址類型地址占比地址數量01全球全球本地本地00單播單播11多播多播（由廠商生產網絡設備時固化在設備中）（由網絡管理員分配，優(yōu)先級高于網絡接口的全球單播地址）（交換機、路由器等標準網絡設備所支持的多播地址）（可由用戶對網卡編程實現，以表明其屬于哪些多播組）

≈280萬億33

MAC地址的作用實現數據幀有目的的傳送，所有節(jié)點都探測該數據幀的到來，只有本機的MAC地址和數據幀中攜帶的MAC地址一致時，才會接收該數據幀。在同一網段（局域網）的兩臺計算機通信時，幀中封裝的目的MAC地址就為目的計算機的MAC地址，如下圖中主機A向主機C通信時，主機A發(fā)出幀中封裝的目的MAC地址為主機C計算機的MAC地址。MAC地址：28-29-02-11-11-01主機AMAC地址：28-29-02-11-33-03主機CMAC地址：28-29-02-11-22-02主機BMAC地址：28-29-02-11-44-04主機D

數據幀希望到主機C，目的MAC為28-29-02-11-33-03丟棄該幀丟棄該幀接收該幀探討