计算机网络课件第四章介质访问控制子层_new.ppt

第四章 介质访问控制子层 网络的分类 点到点连接的网络 使用广播信道的网络 广播信道 MAC（Media Access Control，介质访问控制）：当存在多方要竞争使用信道的时候，决定谁可以使用信道。 4.1 信道分配问题 4.1.1 LAN和MAN中的静态信道分配方案 静态的信道分配方案 FDM频分复用 TDM时分复用 将信道均分为若干个子信道，每个子信道为一个用户所独占 适用于用户数较少且每个用户都有繁重的流量负担（电话局间通信） 不适用于数据流量突发性很大的网络 信道容量为Cbps 帧到达率为每秒?帧 平均帧长为1/u 泊松到达和服务时间 数据平均等待时间 FDM系统 4.1.2 LAN和WAN中的动态信道分配方案 站模型：信道上有N个独立的站，每个站可以产生供传输使用的帧。在Δt时间内，产生一帧的概率为?Δt， ?为帧的到达率。一旦一帧生成，该站阻塞 单信道假设：所有的通信只有一条信道可用，所有的站都可以在信道上收发数据，在硬件上是平等的 冲突假设：如果两帧同时被传输，在时间上会产生重叠，使得信号混乱，所有的站都能够检测冲突事件，冲突的帧必须在随后重发。信道上除了冲突，没有其它错误 时间假设 连续时间：任何时刻都可以开始传输帧，不需要一个主时钟将时间分成离散的间隔 分槽时间：时间被分隔成离散的间隔（时槽，slot），帧的传输总是从某一个时槽开始。一个时槽可能包含0个、1个或多个帧，分别对应空闲、成功发送和冲突 载波 载波检测（Carrier Sense）：一个站在使用信道之前，可以辨别该信道是否正在被使用 无载波检测：站在使用信道之前，无法检测信道 4.2 多路访问协议 4.2.1 ALOHA 纯ALOHA 当用户有数据要发送时就让他们发送 发送方通过广播的反馈特性侦听信道，可以知道他的帧是否有被损坏 如果发送的帧被损坏了，发送方等待一段随机的时间，再次发送该帧，直到发送成功为止 假设系统中所有的帧都是等长的 帧时：传输一个标准的、固定长度的帧所需要的时间 无穷多用户按泊松分布产生新的帧，平均每个帧时产生N帧，0＜N ＜ 1 假设在每个帧时中新的帧和因为冲突而重传的帧合起来共有k次传输的概率也服从泊松分布，均值为G，G≥N 吞吐量S=GP0，P0是一帧没有遭到冲突的概率 在一个帧时内产生k帧的概率服从泊松分布 生成零帧的概率为e-G，在两个帧时内平均生成帧的个数为2G，P0=e-2G，S=Ge-2G S=Ge-2G，当G=0.5时，Smax=1/2e≈0.184 时隙ALOHA（Slotted ALOHA） 将时间分成离散间隔（slot），每个间隔对应一帧 所有用户遵守统一的时间槽边界 用户只能在时隙开始的时候发送数据 危险周期减少一半 系统吞吐率S=Ge-G G==1时，Smax=1/e≈0.368，是纯ALOHA的两倍 每帧重传次数随着G的增大而呈指数增长 4.2.2 载波检测多路访问协议 载波检测（载波侦听）（carrier sense） 载波侦听多路访问（Carrier Sense Multiple Access,CSMA） 持续和非持续的CSMA 1-持续CSMA：发送站一直侦听信道，一旦发现信道空闲马上发送数据；发生冲突后，等待一段随机的时间后再次检测和发送 非持续的CSMA：发送站侦听信道，发现信道空闲，则开始传送数据；如果信道不空闲，则等待一段随机的时间后再次侦听信道 p-持续CSMA：适用于分时隙的信道，发送站侦听信道，如果信道空闲，以概率p发送数据，以概率1-p将数据的发送延迟到下一个时隙；下一个时隙如果为空，仍然以概率p发送，以概率1-p延迟；当发生冲突时，等待一段随机时间后再重新开始 带冲突检测的CSMA（CSMA/CD） CSMA/CD（CSMA with Collision detection） 一旦检测到冲突，发送方立刻停止发送 传输周期、竞争周期和空闲周期 竞争周期为2τ, τ是信道上间隔最远的两台机器间的传播时延 4.2.3 无冲突的协议 当信道很长（光纤）或者帧长很短（宽带），冲突检测严重影响系统性能，CSMA/CD不再适用。 位图协议 每个竞争周期包含N个时隙，如果站点n需要占用信道，则在第n个时隙中写入1 当所有的N个时隙都通过后，每一个站点都知道了哪些站点希望发送数据，然后按照数字顺序开始传送数据 永远不会发生冲突 低序号平均等待1.5个时隙，高序号平均等待0.5个时隙 假设数据长度为d为，低载情况下，利用率为d/(N+d)，高载的情况下，利用率为d/(d+1) 二进制倒计数协议 基本思想：使用二进制的站地址。如果一个站想要使用信道，则它以二进制位串的形式广播它的地址，并且从高序的位开始。假定所有的地址都有同样的长度。来自不同站