以太网接入技术MAC层详解.ppt

lxm */34 */34 */34 lxm */34 lxm */34 lxm */34 lxm */34 lxm */34 lxm */34 lxm */34 lxm */34 lxm */34 lxm */34 lxm 以太网接入技术 MAC层 刘建 牛兆华 以太网MAC功能 以太网的MAC功能包括 编址、成帧 、帧的传输 介质访问控制 向上层提供无连接的服务 MAC层主要的功能几乎都由网卡实现的 以太网的MAC层编址 MAC地址是LAN站点的物理地址（硬件地址、网卡地址） 在一个LAN中地址唯一，只在一个物理网中有效 是LAN站点间识别的唯一标志 地址长度：48位 地址表示方法 6对十六进制数，中间用短线隔开（十六进制分隔法） 00-60-08-BD-7C-1E 地址分类：广播、组播、单播地址 单播地址：表示一个站的唯一地址 组播地址：表示一组站的地址 广播地址：LAN所有站点的地址（48位全1） 共享信道上的MAC协议 以太网第二层数据链路层规范由两个独立的部分组成。逻辑链路控制子层(LLC)和介质访问控制子层(MAC)。LLC和介质无关，它为上层用户提供多个服务访问点。它作为一个通用的子层，可以在总线以太网、令牌总线网，令牌环形网多种物理网络上实现。MAC层是针对一种具体的介质的，描述在共享介质环境中如何进行站的调度、发送和接收数据。MAC确保信息跨链路的可靠传输，对数据传输进行同步、识别错误和控制数据的流向。 MAC协议的概念 MAC协议：在共享信道上有一个协议来仲裁发送者使用信道的权利，这就是MAC（介质访问控制）协议。 MAC 协议最重要的功能是确定网上的某个站点占有信道，即信道分配问题。 对于共享信道，通常采用的信道访问协议有： 无冲突的信道访问协议（轮询、预约、频分、时分等） 有冲突的信道访问协议 传统的以太网采用总线结构, MAC采用一种竞争的方 式占用信道（CSMA/CD） 在初期的局域网技术和局域网标准中，MAC协议都占了极其重要的位置。随着高性能局域网的发展，采用共享信道的系统结构已经完全不能满足高性能的要求了。局域网交换机的产生促进了独享信道的采用，在独享信道上，MAC协议其实是不必要的，不起作用的。 CSMA协议基础---ALOHA协议 来由：20 世纪70 年代夏威夷大学希望将分散在 7 个岛上的计算机互连起来通信，开始取名 ALOHA 系统的研究。 通信特点： 各岛上的计算机通过中心与其他岛上的计算机通信 共享无线信道传输,传输帧长度相等 随时发送，单帧停等，收到正确应答才发送下一帧,否则重发 站点随时发送，冲突可能发生在数据帧传送的任何时刻 CSMA协议基础 时隙ALOHA协议(ST ALOHA) 对ALOHA随时发送进行改进 全网时间同步,将时间按等长的时间片分割 所有站点只能在时隙起始点发送,冲突只可能始于数据帧发送的起始位置,帧要么完全重叠,要么完全冲突. ALOHA和ST ALOHA存在的问题 两者之发送前都不侦听信道,因此冲突严重,ALOHA最高有效吞吐率为18%,ST ALOHA的为37% CSMA协议 CSMA：Carrier Sense Multiple Access载波侦听多路访问 CSMA的基本思想： 对ALOHA 协议发送前不监听信道进行改进 所有站点在发送前监听信道，信道闲发送，信道忙等待 CSMA协议的发展 CSMA协议的潜在问题 虽然发送前侦听信道，降低了冲突的可能性，但一旦冲突发生，发送仍继续，直到一帧发送完为止，信道资源浪费，利用率低。 对CSMA 的发展主要是提高信道利用率、尽可能避免冲突、发现冲突和快速分解冲突。 由CSMA 发展的典型协议 以太网MAC协议CSMA/CD 无线局域网MAC协议CSMA/CA CSMA协议 CSMA机制的三种策略 所有站点在发送前侦听信道,若信道闲则立即发送,若信道忙,则继续一直侦听信道直到闲,此时是否发送有三种策略: 1坚持:立即发送（适合负载较轻的场合） 0坚持:不发送,后退一个随机的时间,回到初始状态再试（适合负载较重的场合） P坚持:发送概率为P,不发送的概率为1-p，若没有发送，则后退一个随机时间，回到初始状态再试（P坚持在两者之间，可调节P值，适应不同的负载） CSMA协议 CSMA机制的冲突问题 虽然所有站点在发送前都侦听信道,各站点发送时都认为信道闲,但由于传播需要时间,冲突依然存在 CSMA/CD协议 CSMA/CD：Carrier Sense Multiple Access with Collusion Detect 带冲