计算机网络原理及应用 课件 模块四：主题2介质访问技术

构筑网络共享平台-局域网技术计算机网络原理及应用课前回顾课前评估在如图所示的开会场景中，如果有多个人同时讲话，会造成混乱无法听清对方在讲什么，这种现象在网络中称为冲突。要解决这个问题，可以采用两种策略，一种是按顺时针或逆时针方向轮流发言；另外一种是确认没有他人说话时才能发言。这种策略在计算机网络中，称为介质访问控制方法，分别称为__________和__________。课前评估回顾曼彻斯特编码与时间同步过程，如图所示。由于表示每一位二进制的两个码元之间发生信号跳变，因此可以用__________信号表示介质上在传输信号，用_________信号表示介质空闲。课前评估网络中是如何检测有冲突发生呢？由于局域网通常采用曼彻斯特编码，因此可以通过信号的波形是否符合曼彻斯特编码规则来进行判断，如果符合，则没有冲突；如果不符合，则冲突发生。图示意了在一种传输介质中两个信号波形进行叠加的过程，请根据曼切斯特编码规则判断信号是否发生冲突。主题二：介质访问技术学习目标知识目标本节目标1.

掌握CSMA/CD的工作原理。了解CSMA/CD的工作特点。

掌握网卡的主要功能。

掌握MAC地址的组成、分类及作用。。通过分析以太网的工作原理，引导学生明白竞争和谦让、效率和规则在社会生活中的重要性。素质目标技能目标能够借助网络仿真工具探索以太网冲突问题。局域网常见的媒体访问控制方法有哪些静态访问控制技术动态访问控制技术随机接入控制方式受控接入解决当局域网中共用信道产生竞争时如何分配信道使用权问题8

局域网常见的媒体访问控制方法有哪些CSMA/CD协议要点1载波侦听：在发送数据前、发送数据中，均检测信道中有无其它节点发送数据。2多点接入：多个节点以多点接入的方式连接在一根总线上。3冲突检测：节点边发送边监听，判断自己在发送数据时是否与其它节点发生冲突。9

CSMA/CD协议CSMA/CD工作原理（十六字策略）你理解了CSMA/CD了吗？先听后发

——保证信道不空闲时，绝对不会有冲突发生

边听边发——保证一旦有冲突产生，各冲突站点马上会终止发送

冲突等待——保证系统不会出现剧烈冲突

空闲发送——保证了系统的稳定（）说明了CSMA/CD协议的应用场景是共享介质的以太网，那么（）的目的是（）。A.多点接入

B.载波监听

C.碰撞检测10

CSMA/CD协议信道不空闲怎么办？。

“载波监听”监听的对象是（），可能监听到的情况有：（）时，发送数据；（）时，不发送数据，之后，……。A.信道

B.当信道不空闲 C.当信道空闲

11

CSMA/CD协议什么情况下会产生冲突？。至少存在两种情况会导致冲突产生第一情况：当两个以上的站点同时监听到信道空闲，且同时发送数据。第二情况：传输延迟可能导致的“碰撞”或“冲突”。12

CSMA/CD协议冲突检测（边听边发）t=

B检测到信道空闲发送数据t=

/2发生碰撞ABABABt=0A检测到信道空闲发送数据ABt=

B检测到发生碰撞停止发送STOPt=2

A检测到发生碰撞STOPAB视距范围内，刚刚开始时都不能看见对方13

CSMA/CD协议争用期：发送方检测到发生碰撞的时间t=2

（→0,

为传播时延）

结论：发送站点监听时间t>2τ时，就可以得到是否碰撞的明确结论；经过争用期这段时间还没有检测到碰撞，就能肯定这次发送不会发生碰撞。14

CSMA/CD协议最小帧长与最大帧长数据帧最小帧长S与2τ之间的联系，即S÷v=2×（L÷V）。10Mbit/s以太网取51.2

s为争用期的长度，故其最小帧长为64字节。为了避免接收站点的缓冲区无法装下发送过来的数据帧而产生的数据溢出问题等。因此，以太网数据帧的最大长度规定为1518B。。15

CSMA/CD协议课堂同步假设一个采用CSMA/CD的100Mbit/s局域网，最小帧长是128B，则两个站点之间的单向传播时延最多是（）A．2.5μs

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

×8÷（100

×106）=2×τ，求得τ=

5.12（μs）16

CSMA/CD协议冲突等待（冲突发生后再次冲突怎么办）策略：发生碰撞站在停止发送数据后，要推迟（退避）一个随机时间才能再发送数据。思想：重传16次仍不能成功时丢弃该帧，并向高层报告。17

CSMA/CD协议课堂同步已知10BaseT以太网的争用时间片为51.2μs，若网卡在发送某帧时发生了4次冲突，则基于二进制指数退避算法确定的再次尝试重发该帧前等待的最长时间是（）。A．51.2μs

B．204.8μs

C．768μs

D．819.2μs根据r=2k-1=24-1=15，退避时间=r×2τ=15×51.2=768（μs）18

CSMA/CD协议工作流程理解检测到没有冲突等待9.6μs之后才能发送数据帧的原因理解执行二进制退避算法的时机及过程解决以太网数据帧定界的问题19

总线以太网的信道利用率实际情况下（存在争用期）成功发送一帧的时间（n×2τ+T0+τ）。理想情况下发送一帧的占用信道的时间：T0+τ极限信道利用率：Smax=T0÷(T0+τ)

，设α=τ/T0，，则Smax=1/(1+α)，从而信道利用率与α有关。信道利用率↑，τ↓（端到端的距离不应太长），或T0↑（数据帧长应尽量大一些），因此合适的信道利用率应在传输距离和数据帧长之间进行权衡。20

CSMA/CD协议课堂同步（1）使用CSMA/CD协议的以太网不能进行（

）通信，只能进行（

）通信。（2）从介质访问控制的角度看，CSMA/CD是一种（）分配信道的方法，FDMA、TDMA、WDM是一种（）分配信道的方法。21

CSMA/CD协议安徽桐城的“六尺巷”的典故成为历史佳话，其昭示了谦和礼让的中华民族美德。是通过后退、谦让化解“冲突”的典范，我们从中可以得到什么启示？22

CSMA/CD协议23

考研考点：全国统考和院校自主命题均有涉及2.使用两种编码方案对比特流01100111进行编码的结果如下图所示，编码1和编码2分别是（

）。【2015全国统考】A．

NRZ和曼彻斯特编码B．

NRZ和差分曼彻斯特编码C．

NRZI和曼彻斯特编码D．

NRZI和差分曼彻斯特编码1.下列说法中，不正确的是（

）。【2012青岛大学】A．调制解调器仅用于把数字信号转化为模拟信号，并在线路中传输

B．调制解调器对传输信号进行A/D和D/A转换的，所以在模拟信道中传输数字信号时是必不可少的设备

C．调制解调器是一种数据通信设备

D．56kbit/s调制解调器的下传速率比上传速率大以太网网卡简介24

将计算机连接到以太网，需要使用相应的网络适配器（Adapter），简称为“网卡”网卡与传输介质的接口。……网卡网卡网卡集线器……网卡网卡网卡以太网网卡简介25

网卡与主机的接口。计算机CPU和存储器并行传输网卡局域网串行传输计算机CPU和存储器并行传输网卡串行传输以太网网卡简介26

以太网数据链路控制器。实现以太网的数据链路层和物理层功能存储MAC地址和网卡的相关信息安装用于网络无盘工作站启动的BootROM芯片隔离核心芯片与RJ45网络接口，以便提高抗干扰能力并对核心芯片进行防雷击保护连接双绞线电缆连接计算机主板EEPROMBootROM插槽核心芯片网络隔离变压器RJ45网络接口PCI接口Longlongago,my样子isthisMAC地址的基本概念27

你知道网卡工作的层次吗？。MAC地址的基本概念28

数据链路层MAC子层上使用的地址，故称MAC地址，也称硬件地址、物理地址48位的二进制数或12位的十六进制数表示存储在EEPROM，一般不允许修改，保证唯一性，标识主机或网络设备的二层接口MAC地址的定义●●●●MAC地址的基本概念29

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

MAC地址的组成形式（OUI+EUI）IEEE为生厂商分配的供应商代码由供应商按顺序分配⼀个地址块可以⽣成224

个不同的地址如何根据MAC地址的OUI查询⽣产⼚商信息获取MAC地址的OUI：（ifconfig/ipconfig）；根据OUI到IEEE组织提供的OUI列表中查询;

/oui/oui.txt。MAC地址的基本概念31

MAC地址的类型广播地址：48位二进制都为1或12位十六进制都为F的地址，如FF-FF-FF-FF-FF-FF组播地址：第1字节的最低位为1的地址，如01-00-5E开头的地址。00000001单播地址：第1字节的最低位为0的地址，如00-18-AB开头的地址第1字节最低位为1MAC地址的基本概念32

MAC地址的管理第1字节的b1位第1字节的b0位MAC地址类型地址占比地址数量01全球全球本地本地00单播单播11多播多播（由厂商生产网络设备时固化在设备中）（由网络管理员分配，优先级高于网络接口的全球单播地址）（交换机、路由器等标准网络设备所支持的多播地址）（可由用户对网卡编程实现，以表明其属于哪些多播组）

≈280万亿33

MAC地址的作用实现数据帧有目的的传送，所有节点都探测该数据帧的到来，只有本机的MAC地址和数据帧中携带的MAC地址一致时，才会接收该数据帧。在同一网段（局域网）的两台计算机通信时，帧中封装的目的MAC地址就为目的计算机的MAC地址，如下图中主机A向主机C通信时，主机A发出帧中封装的目的MAC地址为主机C计算机的MAC地址。MAC地址：28-29-02-11-11-01主机AMAC地址：28-29-02-11-33-03主机CMAC地址：28-29-02-11-22-02主机BMAC地址：28-29-02-11-44-04主机D

数据帧希望到主机C，目的MAC为28-29-02-11-33-03丢弃该帧丢弃该帧接收该帧探讨