文档介绍:第五章局域网技术
IEEE802标准
IEEE802系列标准
:概述、体系结构、网际互连及网络管理和性能测试;
:逻辑链路控制LLC,即高层与任何一种局域网MAC层的接口;
IEEE80A):目的站MAC地址,6个字节
最高位:0表示单播、1表示多播(组播)、全1为广播,
源地址(SA):源站MAC地址,6个字节
类型(TYPE):2字节,表示高层协议类型
数据(DATA):46—1500字节
帧检验序列(FCS):4字节,32位冗余校验CRC32
前导码
SFD
DA
SA
TYPE
DATA
FCS
7
1
6
6
2
46-1500
4
DIX
以太帧(Ethernet II)
帧
DIX以太帧的DATA直接封装网络层分组,而IEEE -PDU,L表示LLC-PDU字节数。
帧兼容策略:大于最大帧长度1518D表示TYPE,否则表示L。实际做法:取值1536D(0600H)为界。例如IP为0800H、IPX为8137H。
前导码
帧首定界SFD
目的地址DA
源地址SA
类型TYPE
数据DATA
帧校验FCS
前导码
帧首定界SFD
目的地址DA
源地址SA
长度 L
数据DATA
帧校验FCS
CSMA/CD机理
CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection)协议是对ALOHA协议(一种基于地面无线广播通信而创建、适用于无协调关系的多用户竞争单信道使用权的系统)的改进,它确保在了网络结点在侦听到信道忙时不会有新站同时发送数据。
CSMA/CD的基本过程如下:一个站要发送信息,首先要监听总线,以决定介质上是否有其他站的发送信号存在。如果介质是空闲的,则可以发送信息;反之,则等待一个时间间隔后重试(退避)。
CSMA形式
按照退避算法的语义规则,CSMA/CD有以下三种具体形式:
非坚持退避
1-坚持退避
P-坚持退避
以太网所采用的是1-坚持退避CSMA/CD。当站点希望传送数据时,它就等到线路空闲为止,否则就立即传输。
非坚持退避
①假如介质是空闲的,则发送。
②假如介质是忙的,则等待一个随机时间,重复第一步。
1-坚持退避
①假如介质是空闲的,则发送。
②假如介质是忙的,继续监听,直到空闲为止,立即发送。
③假如发生冲突,则等待一个随机时间,重复第一步。
P-坚持退避
①假如介质是空闲的,则以概率P直接发送,或以1-P的概率延迟一个时间单位。
②假如介质是忙的,继续监听,直到空闲为止,重复第一步。
③如果被延迟一个时间单位,重复第一步。
④假如发生冲突,采用某种方法解决(退避)。
CD冲突的检测
以太网所采用的是1-坚持退避CSMA/CD。如果两个或多个站点同时在空闲的电缆上开始传输,就会产生冲突,站点对冲突的检测可以依据如下方法:
①比较接收到的信号电压的大小
②检测曼彻斯特编码的过零点
③比较接收到的信号与刚发出的信号
每站在发送帧期间同时具有检测冲突的能力,一旦冲突发生,就立即停止发送,并向总线上发出一串阻塞信号,通知总线各站,冲突已经发生,同时以退避算法,控制各站发送。
退避算法
当一个发送尝试由于冲突而停止时,该站就要准备重新发送。重传的调度由称作“截短二进制指数退避”(Truncated Binary Exponential Back off)的受控的随机化进程来决定。
即在人为干扰结束后,要延迟一段时间之后才能进行重发,这个退避时间是时间T的整数倍。在第n次重发尝试以前,延迟的时间应该是rT,r是均匀分布的随机整数,在[0,2k]范围内。其中k=min(n,10)。当n=16(极限值),即连续发生15次重发碰撞仍未成功发送时,则作为差错向LLC子层报告,发送失败。
碰撞槽时间(Slot Time)
关于时间T,为常量,是网络链路上固有的参数,称为“碰撞槽时间(Slot Time)”。
其物理含义指在帧发送过程中,发生碰撞时间的上限。即在这段时间内,可能检测到碰撞,而经过这段时间后,则不会发生碰撞,当然也不会检测到碰撞。近似的可以使用以下公式表示:
其中S为网络跨距(公共总线长度),C为光速,tphy指物理层延时。
发送流程
帧准备好
媒体忙?
开始发送帧
延迟随
机时间t
碰撞?
发送Jam码
N>=16?
碰撞次数N++
发送完毕?
发送成功
差错处理
停止发送
Y
Y
Y
Y
N
N
N
N
CSMA/CD的发送