局域网技术的研究与发展
局域网技术的发展过程
Ethernet技术不是最早、但是最成功的技术
目前，高速、交换局域网与无线局域网成为局域网研究与发展的重点方向
介质访问控制的基本概念
介质访问控制的基本概念
介质访问控制（MAC，Media Access Control）
指当局域网中共享介质的多路访问产生冲突时，如何分配信道的使用权
共享介质：连接多台计算机的总线传输介质
多路访问（多路存取）：多个主机需要通过一条共享介质发送和接收数据
冲突：两个或两个以上的主机同时在一条共享介质上发送数据，多路信号会出现相互干扰
造成接收主机无法正确接收任何数据
介质访问控制方法要解决的三个基本问题
什么时候发送数据？
如何发现冲突？
出现冲突怎么办？
中心控制
局域网中设立中心控制主机，由它来决定主机发送数据的顺序
分布式控制
局域网中不存在中心主机，而是由每个主机各自决定是否发送数据，以及出现冲突时如何处理
令牌控制：Token Bus、Token Ring
随机接入：CSMA/CD（以太网，Ethernet）
介质访问控制CSMA/CD、TokenBus与TokenRing的比较
局域网的三种访问控制方法
以太网（Ethernet）
采用带有冲突检测的载波侦听多路访问(CSMA/CD) 访问控制方法的总线型局域网
令牌总线网（ Token Bus）
采用令牌控制的令牌总线型局域网
令牌环网（ Token Ring）
采用令牌控制的令牌环型局域网
令牌环局域网
节点间构成闭合环状结构，数据沿一个方向逐站传输
控制帧令牌沿环单向传输，有忙/闲标志位
优点：能提供优先级服务，适用于重负载领域；<br>缺点：环与令牌维护复杂，实现困难，组网成本高
令牌总线型局域网
利用令牌控制节点访问公用总线
令牌是一种控制帧，取得令牌的节点才能发送数据
预先确定节点获得令牌的顺序，逻辑上是环状
通过令牌持有时间（THT）限定一次发送的数据量
只要控制节点数，各节点传输数据的实时性可以保证
优点：在重负载下信道利用率高，支持优先级服务；<br>缺点：实现复杂，需要大量逻辑环维护工作
确定型介质访问控制方法Token Bus、Token Ring的主要特点
适用于对数据传输实性要求较高的应用环境
如生产过程控制领域
在网络通信负荷较重时，表现出很好的吞吐率与较低的传输延迟
因此适用于通信负荷较重的应用环境
环的维护过程复杂，实现起来比较困难
硬件造价高，组网费用远超以太网
CSMA/CD总线型局域网 (以太网)
所有节点连接到一条总线（共享介质）上
在总线上以广播方式发送数据
一个时刻只允许一个节点发送数据；否则会出现冲突
节点通过竞争获取发送权，发送时间不确定
属随机型介质访问控制方法
CSMA/CD方法的主要特点
介质访问控制方法算法简单，易于实现
目前有很多种VLSI（超大规模集成电路）可以实现CSMA/CD方法
有利于降低Ethernet组网成本，扩大应用范围
一种随机访问控制方法，适用于对传输实时性要求不高的办公环境
在网络通信负荷较低时表现出较好的吞吐率与 延迟特性
当网络通信负荷增大时，由于冲突增多，网络吞吐率下降、传输延迟增加
Ethernet技术的研究与发展
1976年7月，Metcalfe与Boggs发表论文“Ethernet: Distributed Packet Switching for Local Computer Networks”
设计思路来源于20世纪60年代末的ALOHANET
一种无线分组交换网，用于实现夏威夷大学不同岛屿校区通信
1980年，DEC、Intel和Xerox等公司合作公布了 Ethernet的物理层、数据链路层规范
1981年，Ethernet V2.0公布，即DIX V2
IEEE 802.3标准在Ethernet V2.0基础上制定
1990年，10Base-T标准推出，采用UTP传输
1990年，Ethernet交换机面世
高性价比、适用于办公环境的应用，使Ethernet技术得到软件开发商与硬件制造商的广泛支持
