介质访问控制子层
2017-03-26 20:00:06 0 举报AI智能生成
第五章
作者其他创作
大纲/内容
参考模型
LLC
Logical Link Control的缩写，意为：逻辑链路控制子层。
1.管理数据链路通信
2.链接寻址
3.定义服务接入点 Service Access Points （SAP）
4.排序
MAC
它定义了数据帧怎样在介质上进行传输。在共享同一个带宽的链路中，对连接介质的访问是“先来先服务”的。物理寻址在此处被定义，逻辑拓扑（信号通过物理拓扑的路径）也在此处被定义。线路控制、出错通知（不纠正）、帧的传递顺序和可选择的流量控制也在这一子层实现
Ethernet
CSMA/CD
带冲突检测的载波监听多路访问技术(载波监听多点接入/碰撞检测)。在传统的共享以太网中，所有的节点共享传输介质。如何保证传输介质有序、高效地为许多节点提供传输服务，就是以太网的介质访问控制协议要解决的问题。
1） 监听：
通过专门的检测机构，在站点准备发送前先侦听一下总线上是否有数据正在传送（线路是否忙）？
若“忙”则进入后述的“退避”处理程序，进而进一步反复进行侦听工作。
若“闲”，则一定算法原则（“X坚持”算法）决定如何发送。
通过专门的检测机构，在站点准备发送前先侦听一下总线上是否有数据正在传送（线路是否忙）？
若“忙”则进入后述的“退避”处理程序，进而进一步反复进行侦听工作。
若“闲”，则一定算法原则（“X坚持”算法）决定如何发送。
（2） 发送：
当确定要发送后，通过发送机构，向总线发送数据。
当确定要发送后，通过发送机构，向总线发送数据。
（3） 检测：
数据发送后，也可能发生数据碰撞。因而，要对数据边发送，边检测，以判断是否冲突了。
数据发送后，也可能发生数据碰撞。因而，要对数据边发送，边检测，以判断是否冲突了。
（4）冲突处理：
当确认发生冲突后，进入冲突处理程序。有两种冲突情况：
① 侦听中发现线路忙
② 发送过程中发现数据碰撞
当确认发生冲突后，进入冲突处理程序。有两种冲突情况：
① 侦听中发现线路忙
② 发送过程中发现数据碰撞
帧结构
物理信道的频率就是指TS的频率，所有TS可以是固定的频率，也可以不同的频率，即跳帧。
在GSM系统中，每个TS都有一个明确的频道号和时隙号。
GSM系统中懂得TS按照传送信息的不同，组成不同的重复周期，即帧结构。
在GSM系统中，每个TS都有一个明确的频道号和时隙号。
GSM系统中懂得TS按照传送信息的不同，组成不同的重复周期，即帧结构。
前序字段
前序字段由8个（Ethernet II）或7个（IEEE802.3）字节的交替出现的1和0组成，设置该字段的目的是指示帧的开始并便于网络中的所有接收器均能与到达帧同步，另外，该字段本身（在Ethernet II中）或与帧起始定界符一起（在IEEE802.3中）能保证各帧之间用于错误检测和恢复操作的时间间隔不小于9.6毫秒。
前序字段由8个（Ethernet II）或7个（IEEE802.3）字节的交替出现的1和0组成，设置该字段的目的是指示帧的开始并便于网络中的所有接收器均能与到达帧同步，另外，该字段本身（在Ethernet II中）或与帧起始定界符一起（在IEEE802.3中）能保证各帧之间用于错误检测和恢复操作的时间间隔不小于9.6毫秒。
帧起始定界符字段
该字段仅在IEEE802.3标准中有效，它可以被看作前序字段的延续。实际上，该字段的组成方式继续使用前序字段中的格式，这个一个字节的字段的前6个比特位置由交替出现的1和0构成。该字段的最后两个比特位置是11，这两位中断了同步模式并提醒接收后面跟随的是帧数据。
当控制器将接收帧送入其缓冲器时，前序字段和帧起始定界符字段均被去除。类似地当控制器发送帧时，它将这两个字段（如果传输的是IEEE802.3帧）或一个前序字段（如果传输的是真正的以太网帧）作为前缀加入帧中。
该字段仅在IEEE802.3标准中有效，它可以被看作前序字段的延续。实际上，该字段的组成方式继续使用前序字段中的格式，这个一个字节的字段的前6个比特位置由交替出现的1和0构成。该字段的最后两个比特位置是11，这两位中断了同步模式并提醒接收后面跟随的是帧数据。
当控制器将接收帧送入其缓冲器时，前序字段和帧起始定界符字段均被去除。类似地当控制器发送帧时，它将这两个字段（如果传输的是IEEE802.3帧）或一个前序字段（如果传输的是真正的以太网帧）作为前缀加入帧中。
目的地址字段
目的地址字段确定帧的接收者。两个字节的源地址和目的地址可用于IEEE802.3网络，而6个字节的源地址和目的地址字段既可用于Ethernet II网络又可用于IEEE802.3网络。用户可以选择两字节或六字节的目的地址字段，但对IEEE802.3设备来说，局域网中的所有工作站必须使用同样的地址结构。目前，几乎所有的802.3网络使用6字节寻址，帧结构中包含两字节字段选项主要是用于使用16比特地址字段的早期的局域网。 四、 源地址字段
目的地址字段确定帧的接收者。两个字节的源地址和目的地址可用于IEEE802.3网络，而6个字节的源地址和目的地址字段既可用于Ethernet II网络又可用于IEEE802.3网络。用户可以选择两字节或六字节的目的地址字段，但对IEEE802.3设备来说，局域网中的所有工作站必须使用同样的地址结构。目前，几乎所有的802.3网络使用6字节寻址，帧结构中包含两字节字段选项主要是用于使用16比特地址字段的早期的局域网。 四、 源地址字段
mac地址
媒体访问控制，或称为物理地址、硬件地址，用来定义网络设备的位置。在OSI模型中，第三层网络层负责 IP地址，第二层数据链路层则负责 MAC地址。因此一个主机会有一个MAC地址，而每个网络位置会有一个专属于它的IP地址。
命名方法
1、中心的7608：Ethernet 3/3 （或在系统中缩写为E3/3）表示交换机上左起第三个插槽的第三个端口
2、其他类似55/39系列交换机：Ethernet0/0/23（或在系统中缩写为E0/0/23），第一个0为交换机的ID，按照交换机堆叠后的顺序依次类推0、1、2，如果没有堆叠，此处为0；第二个0为本交换机的插槽位，按照3926s为例，前24个口为0，第一个模块插槽为1，第二个为2；第三个位置的23表明是第23口。举例说明：如果是一台3926s的第一个插槽的光纤口，在交换机上标为E0/1/1，如果是交换机的第18个双绞线口，在交换机上标为E0/0/18
发展
开始以太网只有10Mbps的吞吐量，使用的是带有冲突检测的载波侦听多路访问（CSMA/CD，Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection）的访问控制方法。这种早期的10Mbps以太网称之为标准以太网，以太网可以使用粗同轴电缆、细同轴电缆、非屏蔽双绞线、屏蔽双绞线和光纤等多种传输介质进行连接。并且在IEEE 802.3标准中，为不同的传输介质制定了不同的物理层标准，在这些标准中前面的数字表示传输速度，单位是“Mbps”，最后的一个数字表示单段网线长度（基准单位是100m），Base表示“基带”的意思，Broad代表“宽带”。
·10Base－5 使用直径为0.4英寸、阻抗为50Ω粗同轴电缆，也称粗缆以太网，最大网段长度为500m。基带传输方法，拓扑结构为总线型。10Base－5组网主要硬件设备有：粗同轴电缆、带有AUI插口的以太网卡、中继器、收发器、收发器电缆、终结器等。
·10Base－2 使用直径为0.2英寸、阻抗为50Ω细同轴电缆，也称细缆以太网，最大网段长度为185m，基带传输方法，拓扑结构为总线型；10Base－2组网主要硬件设备有：细同轴电缆、带有BNC插口的以太网卡、中继器、T型连接器、终结器等。
·10Base－T 使用双绞线电缆，最大网段长度为100m。拓扑结构为星型；10Base－T组网主要硬件设备有：3类或5类非屏蔽双绞线、带有RJ-45插口的以太网卡、集线器、交换机、RJ-45插头等。
· 1Base－5 使用双绞线电缆，最大网段长度为500m，传输速度为1Mbps；
·10Broad－36 使用同轴电缆（RG－59/U CATV），网络的最大跨度为3600m，网段长度最大为1800m，是一种宽带传输方式；
·10Base－F 使用光纤传输介质，传输速率为10Mbps。
·10Base－5 使用直径为0.4英寸、阻抗为50Ω粗同轴电缆，也称粗缆以太网，最大网段长度为500m。基带传输方法，拓扑结构为总线型。10Base－5组网主要硬件设备有：粗同轴电缆、带有AUI插口的以太网卡、中继器、收发器、收发器电缆、终结器等。
·10Base－2 使用直径为0.2英寸、阻抗为50Ω细同轴电缆，也称细缆以太网，最大网段长度为185m，基带传输方法，拓扑结构为总线型；10Base－2组网主要硬件设备有：细同轴电缆、带有BNC插口的以太网卡、中继器、T型连接器、终结器等。
·10Base－T 使用双绞线电缆，最大网段长度为100m。拓扑结构为星型；10Base－T组网主要硬件设备有：3类或5类非屏蔽双绞线、带有RJ-45插口的以太网卡、集线器、交换机、RJ-45插头等。
· 1Base－5 使用双绞线电缆，最大网段长度为500m，传输速度为1Mbps；
·10Broad－36 使用同轴电缆（RG－59/U CATV），网络的最大跨度为3600m，网段长度最大为1800m，是一种宽带传输方式；
·10Base－F 使用光纤传输介质，传输速率为10Mbps。
组网设备
中继器
连接网络线路的一种装置，常用于两个网络节点之间物理信号的双向转发工作。中继器主要完成物理层的功能，负责在两个节点的物理层上按位传递信息，完成信号的复制、调整和放大功能，以此来延长网络的长度。由于存在损耗，在线路上传输的信号功率会逐渐衰减，衰减到一定程度时将造成信号失真，因此会导致接收错误。中继器就是为解决这一问题而设计的。它完成物理线路的连接，对衰减的信号进行放大，保持与原数据相同。一般情况下，中继器的两端连接的是相同的媒体，但有的中继器也可以完成不同媒体的转接工作。从理论上讲中继器的使用是无限的，网络也因此可以无限延长。事实上这是不可能的，因为网络标准中都对信号的延迟范围作了具体的规定，中继器只能在此规定范围内进行有效的工作，否则会引起网络故障。
扩大了通信距离。
增加了节点的最大数目。
各个网段可使用不同的通信速率。
提高了可靠性。当网络出现故障时，一般只影响个别网段。
性能得到改善。
集线器
，集线器的主要功能是对接收到的信号进行再生整形放大，以扩大网络的传输距离，同时把所有节点集中在以它为中心的节点上。它工作于OSI(开放系统互联参考模型)参考模型第一层，即“物理层”。集线器与网卡、网线等传输介质一样，属于局域网中的基础设备，采用CSMA/CD（即带冲突检测的载波监听多路访问技术)介质访问控制机制。集线器每个接口简单的收发比特，收到1就转发1，收到0就转发0，不进行碰撞检测。
无源HUB
它是品质最差的一种，不对信号做任何的处理，对介质的传输距离没有扩展，并且对信号有一定的影响。连接在这种HUB上的每台计算机，都能收到来自同一HUB上所有其它电脑发出的信号；
它是品质最差的一种，不对信号做任何的处理，对介质的传输距离没有扩展，并且对信号有一定的影响。连接在这种HUB上的每台计算机，都能收到来自同一HUB上所有其它电脑发出的信号；
有源HUB
有源HUB与无源HUB的区别就在于它能对信号放大或再生，这样它就延长了两台主机间的有效传输距离；
有源HUB与无源HUB的区别就在于它能对信号放大或再生，这样它就延长了两台主机间的有效传输距离；
智能HUB
一听这词就知道这家伙一定比那两个强！智能HUB除具备有源HUB所有的功能外，还有网络管理及路由功能。在智能HUB网络中，不是每台机器都能收到信号，只有与信号目的地址相同地址端口计算机才能收到。有些智能HUB可自行选择最佳路径，这就对网络有很好的管理！
一听这词就知道这家伙一定比那两个强！智能HUB除具备有源HUB所有的功能外，还有网络管理及路由功能。在智能HUB网络中，不是每台机器都能收到信号，只有与信号目的地址相同地址端口计算机才能收到。有些智能HUB可自行选择最佳路径，这就对网络有很好的管理！
其他
按其它方法还有很多种类，如10M、100M、10/100M自适应HUB等等，这里就不一一介绍了。总之，市场价格贵不到哪去，尽量买好一点的
按其它方法还有很多种类，如10M、100M、10/100M自适应HUB等等，这里就不一一介绍了。总之，市场价格贵不到哪去，尽量买好一点的
网桥
早期的两端口二层网络设备，用来连接不同网段。网桥的两个端口分别有一条独立的交换信道，不是共享一条背板总线，可隔离冲突域。网桥比集线器（Hub）性能更好，集线器上各端口都是共享同一条背板总线的。后来，网桥被具有更多端口、同时也可隔离冲突域的交换机（Switch）所取代。
交换机
是一种用于电（光）信号转发的网络设备。它可以为接入交换机的任意两个网络节点提供独享的电信号通路。最常见的交换机是以太网交换机。其他常见的还有电话语音交换机、光纤交换机等。
介质访问
受控接入
Token Ring
一种 LAN 协议，定义在 IEEE 802.5 中，其中所有的工作站都连接到一个环上，每个工作站只能同直接相邻的工作站传输数据。通过围绕环的令牌信息授予工作站传输权限。
1. 等待网络空闲标志，空闲令牌（idle token），代码为1000000。
2. 将空闲令牌变为忙令牌（busy token），代码为10000001。
3. 发送忙令牌，并接上数据。
4. 数据返回始发站点，删除线上所有数据，把忙令牌变为空闲令牌，发出。
Token Bus
一种局域网的介质访问控制方法。介质访问是确保对网络中各个节点进行有序访问的一种方式。
1.在该局域网中，任何一个结点只有在取得令牌后才能使用公共通信总线去发送数据。令牌是一种特殊的控制帧，用来管理结点对总线的访问权。
2.在正常的稳态操作下，每个结点都有本站地址（TS），并知道上一站地址（PS）与下一站地址(NS)、
3.令牌由地址高站向地址低站传递，最后由低站最低站传递给低站最高站，从而在物理总线上形成一个逻辑环。
4.环中令牌传递顺序与结点在总线上的物理位置无关，因此，令牌总线网在物理上是总线网，在逻辑上是环网。
随机接入
指从用户发送随机接入前导码开始尝试接入网络到与网络间建立起基本的信令连接之前的过程。
1. UE发送随机接入前导码
2. 基站发送随机接入响应消息
3. UE发送RRC连接请求
4. UE接收RRC连接建立（此过程也即为冲突解决过程）
交换技术
透明网桥
端口转发表
转发帧。查找转发表中与收到帧的源地址有无相匹配的项目。如果没有，则通过所有其他接口进行转发。如果有，则按转发表中给出的接口进行转发。但应注意，若转发表中给出的接口就是该帧进入网桥的接口，则应丢弃这个帧。
学习转发算法
网桥收到一帧后先进行自学习。查找转发表中与收到帧的源地址有无相匹配的项目。如果没有，就在转发表中增加一个项目。如果有，则把原有的项目进行更新。
交换带宽
交换机接口处理器或接口卡和数据总线间所能吞吐的最大数据量。背板带宽标志了交换机总的数据交换能力，单位为Gbps，也叫交换带宽，一般的交换机的背板带宽从几Gbps到上百Gbps不等。一台交换机的背板带宽越高，所能处理数据的能力就越强，但同时设计成本也会越高。
VLAN
虚拟局域网（VLAN）是一组逻辑上的设备和用户，这些设备和用户并不受物理位置的限制，可以根据功能、部门及应用等因素将它们组织起来，相互之间的通信就好像它们在同一个网段中一样，由此得名虚拟局域网。VLAN是一种比较新的技术，工作在OSI参考模型的第2层和第3层，一个VLAN就是一个广播域，VLAN之间的通信是通过第3层的路由器来完成的。与传统的局域网技术相比较，VLAN技术更加灵活，它具有以下优点： 网络设备的移动、添加和修改的管理开销减少；可以控制广播活动；可提高网络的安全性。
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