計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)原理

1、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)原理2008第四章第四章 介質(zhì)訪問(wèn)子層介質(zhì)訪問(wèn)子層n計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)分兩類：采用點(diǎn)到點(diǎn)連接的網(wǎng)絡(luò)，采用廣播信道的網(wǎng)絡(luò)。n本章討論廣播網(wǎng)絡(luò)及其協(xié)議。n在所有廣播網(wǎng)絡(luò)中，關(guān)鍵的問(wèn)題是：當(dāng)信道的使用產(chǎn)生競(jìng)爭(zhēng)時(shí)，如何分配信道的使用權(quán)。n廣播信道廣播信道有時(shí)也稱作多路訪問(wèn)信道，多路訪問(wèn)信道，或隨機(jī)訪隨機(jī)訪問(wèn)信道。問(wèn)信道。n介質(zhì)訪問(wèn)子層介質(zhì)訪問(wèn)子層MAC：屬于數(shù)據(jù)鏈路層的子層，用來(lái)決定廣播信道中信道的分配。 n幾乎所有的局域網(wǎng)都以多路復(fù)用信道作為通信的基礎(chǔ)。n廣域網(wǎng)通常采用點(diǎn)到點(diǎn)連接，衛(wèi)星網(wǎng)除外。n因此， MAC子層子層在局域網(wǎng)尤其重要。信道分配問(wèn)題n在相互競(jìng)爭(zhēng)的多個(gè)用戶之間如何分配一個(gè)單獨(dú)的廣播信道

2、。n解決的方法：靜態(tài)，動(dòng)態(tài)n具體算法局域網(wǎng)和城域網(wǎng)中信道的靜態(tài)分配n傳統(tǒng)的分配單個(gè)信道的方法：頻分多路復(fù)用FDM。n應(yīng)用場(chǎng)合：用戶較少且數(shù)目固定，每個(gè)用戶通信量都較大。n不適用場(chǎng)合：用戶較多且數(shù)目經(jīng)常變化，通信量具有突發(fā)性特點(diǎn)。nFDM最基本的缺陷是無(wú)通信量時(shí)分配給用戶的頻段被浪費(fèi)了，而不能被其它用戶所用。n大多數(shù)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流具有突發(fā)性，因此，多數(shù)信道在大部分時(shí)間內(nèi)都被閑置了。n采用時(shí)分復(fù)用TDM會(huì)產(chǎn)生同樣的問(wèn)題。局域網(wǎng)和城域網(wǎng)中信道的動(dòng)態(tài)分配n5個(gè)關(guān)鍵性假定：n1、站模型：由N個(gè)獨(dú)立的站組成，每個(gè)站有一個(gè)可以產(chǎn)生待發(fā)送幀的程序或用戶。一旦生成一幀，該站就被阻塞，直到幀被成功傳出。n2、

3、單通道假設(shè)：所有通信都通過(guò)單個(gè)信道進(jìn)行。所有的站都在該信道上發(fā)送和接收信息。盡管軟件可賦予各站優(yōu)先級(jí)，但就硬件來(lái)說(shuō)，各站是平等的。n3、沖突假設(shè)：若兩幀同時(shí)發(fā)送，它們會(huì)相互重疊，使信號(hào)難以辨認(rèn)。所有的站都能檢測(cè)到?jīng)_突。沖突的幀必須事后重發(fā)。除了沖突產(chǎn)生的差錯(cuò)外，不再有其他任何差錯(cuò)。 n4a、連續(xù)時(shí)間：幀能在任何時(shí)候開(kāi)始發(fā)送。沒(méi)有主時(shí)鐘將時(shí)間分隔為離散的發(fā)送區(qū)間。n4b、時(shí)隙：時(shí)間被分為離散的區(qū)間（時(shí)隙）。幀總是在時(shí)隙開(kāi)始的一瞬間開(kāi)始發(fā)送。一個(gè)時(shí)隙內(nèi)可發(fā)送0，1或多個(gè)幀，它們分別對(duì)應(yīng)空閑時(shí)隙、成功時(shí)隙、發(fā)生沖突。n5a、載波偵聽(tīng)：所有站在使用信道以前都可以檢測(cè)到信道是否正在使用。若忙，其他站不會(huì)

4、去使用它，直到它變得空閑。n5b、非載波偵聽(tīng)：各站在使用信道前不檢測(cè)信道，只是盲目地發(fā)送，事后才能確定本次傳送是否成功。多路訪問(wèn)協(xié)議nALOHA協(xié)議n載波偵聽(tīng)多路訪問(wèn)協(xié)議n無(wú)沖突的協(xié)議n有限競(jìng)爭(zhēng)協(xié)議n波分多路訪問(wèn)協(xié)議n無(wú)線局域網(wǎng)協(xié)議ALOHA協(xié)議n基本思想適用于任何無(wú)協(xié)調(diào)關(guān)系的多用戶競(jìng)爭(zhēng)單信道使用權(quán)的系統(tǒng)。n純ALOHAn分隙ALOHAn區(qū)別：是否將時(shí)間分成離散的時(shí)隙。純ALOHA無(wú)需全局時(shí)間同步，而分隙ALOHA則必須時(shí)間同步。純ALOHA n基本思想：用戶只要有數(shù)據(jù)待發(fā)，就讓他們發(fā)。n當(dāng)產(chǎn)生沖突，使幀受損時(shí)，發(fā)送方只要偵聽(tīng)信道就會(huì)知道。n對(duì)于LAN，反饋信息傳播很快。n對(duì)于衛(wèi)星網(wǎng)，發(fā)送方在

5、延時(shí)270ms后才能確定。n若幀遭破壞，則發(fā)送方隨機(jī)等待隨機(jī)等待一段時(shí)間后重發(fā)。n競(jìng)爭(zhēng)系統(tǒng)：多個(gè)用戶以某種可能導(dǎo)致沖突的方式共享公用信道的系統(tǒng)。 n在 ALOHA系統(tǒng)中，各幀長(zhǎng)度相同，能使系統(tǒng)取得最大吞吐率。ABCDE在 純 ALOHA中 ,完 全 任 意 地 發(fā) 送 幀 nALOHA信道的效率？n沒(méi)有發(fā)生沖突的幀比例有多大？nP187（新書(shū)P213）的一個(gè)情景。n“幀時(shí)”：表示發(fā)送一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度的幀所需的時(shí)間，也就是幀長(zhǎng)度幀長(zhǎng)度除以位傳輸率位傳輸率。n假定無(wú)限多的用戶產(chǎn)生的新幀新幀服從泊松分布，平均每幀時(shí)幀時(shí)產(chǎn)生S個(gè)新幀。n若S1，則幾乎每幀都會(huì)受到?jīng)_突。n合理值要求在0sS。n在各種載荷下，

6、S=GP0， P0不沖突的概率陰影幀的沖突危險(xiǎn)區(qū)n若在t0到t0+t時(shí)間內(nèi)，則頭部沖突n若在t0 +t到t0+2t時(shí)間內(nèi)，則尾部沖突與陰影幀的開(kāi)始碰撞與陰影幀的結(jié)尾碰撞tt0t0+tt0+2tt0+3t時(shí)間易破壞區(qū)n在任一幀時(shí)內(nèi)生成K幀的概率服從泊松分布：n Prk=Gke-G/K!n生成0幀的概率為e-G，兩個(gè)幀時(shí)內(nèi)產(chǎn)生的幀數(shù)平均為2G，在整個(gè)沖突危險(xiǎn)區(qū)內(nèi)無(wú)任何其他幀產(chǎn)生的概率為P0=e-2G，代入S=GP0得： S=Ge-2G .n吞吐率S與幀產(chǎn)生率G之間的關(guān)系見(jiàn)圖（P189，新P215）n當(dāng)G=0.5時(shí)，吞吐率S最大，其值為S=1/2e=0.184.n對(duì)于這種站可以隨意發(fā)送的工作方式,1

7、00%的利用率幾乎是不可能的.分隙ALOHAn可將系統(tǒng)利用率提高一倍。n方法是：把時(shí)間分為離散的時(shí)間段，每段時(shí)間對(duì)應(yīng)一幀。n要求用戶時(shí)間同步。n方法之一：設(shè)置一個(gè)特殊的站點(diǎn)，在每段時(shí)間的開(kāi)始像時(shí)鐘一樣發(fā)送一個(gè)信號(hào)。n為了和純ALOHA方法相區(qū)別,被稱為分隙ALOHAn在分隙ALOHA方法中，計(jì)算機(jī)并不是在按下回車鍵后就立即傳送信息幀，而是要等到下一時(shí)隙開(kāi)始時(shí)才傳送。n由于沖突危險(xiǎn)區(qū)減少為原來(lái)的一半，所以在任一幀的時(shí)隙內(nèi)無(wú)其他幀發(fā)送的概率為e-G，從而得出： S=Ge-G .n從圖（P189，新P215）中關(guān)系看出，當(dāng)G=1時(shí)，吞吐率S最大，其值為S=1/e=0.368.載波偵聽(tīng)多路訪問(wèn)協(xié)議n載

8、波偵聽(tīng)協(xié)議：網(wǎng)絡(luò)站點(diǎn)偵聽(tīng)載波是否存在（即有無(wú)傳輸）并相應(yīng)動(dòng)作的協(xié)議。n持續(xù)和非持續(xù)CSMAn有沖突檢測(cè)的CSMA持續(xù)和非持續(xù)CSMAn1-持續(xù)CSMA：當(dāng)一個(gè)站點(diǎn)要傳送數(shù)據(jù)時(shí)，它首先偵聽(tīng)信道，看是否有其他站點(diǎn)正在傳送。若信道忙，則持續(xù)等待直到信道空閑，便將數(shù)據(jù)送出。若發(fā)生沖突，站點(diǎn)就等待一個(gè)隨機(jī)長(zhǎng)的時(shí)間，然后重新開(kāi)始。n此協(xié)議被稱作1-持續(xù)CSMA。是因?yàn)檎军c(diǎn)一旦發(fā)現(xiàn)信道空閑，其發(fā)送數(shù)據(jù)的概率為1。n傳輸延時(shí)對(duì)協(xié)議性能的影響：傳輸延時(shí)越長(zhǎng)，沖突可能性越大，系統(tǒng)性能也就越差。n即使傳輸延時(shí)為0，仍然有可能發(fā)生沖突。n非持續(xù)CSMA：在該協(xié)議中，站點(diǎn)發(fā)送前會(huì)偵聽(tīng)信道的狀態(tài)，如果沒(méi)有其他站點(diǎn)在發(fā)送，

9、它就開(kāi)始發(fā)送。但如果信道正在使用中，該站點(diǎn)將不再繼續(xù)偵聽(tīng)信道，而是等待一個(gè)隨機(jī)的時(shí)間后，再重復(fù)上述過(guò)程。nP-持續(xù)CSMA：用于分隙信道，工作過(guò)程如下：一個(gè)站點(diǎn)在發(fā)送之前，首先偵聽(tīng)信道，若空閑，便以概率p傳送，而以概率q=1-p把該次發(fā)送推遲到下一時(shí)隙。若下一時(shí)隙仍空閑，便再次以概率p傳送，而以概率q=1-p把該次發(fā)送推遲到下下一時(shí)隙。此過(guò)程一直重復(fù)，直到發(fā)送成功或另外一站開(kāi)始發(fā)送為止。有沖突檢測(cè)的CSMAn持續(xù)和非持續(xù)CSMA是對(duì)ALOHA協(xié)議的改進(jìn)，它們保證在偵聽(tīng)到信道忙時(shí)無(wú)新站開(kāi)始發(fā)送。n帶沖突檢測(cè)的載波偵聽(tīng)多路訪問(wèn)CSMA/CD：若兩站偵聽(tīng)到信道空閑并同時(shí)開(kāi)始傳送，幾乎會(huì)同時(shí)檢測(cè)到?jīng)_突

10、。一旦檢測(cè)到?jīng)_突，不是繼續(xù)傳完幀，而是盡快停止。nCSMA/CD以及許多其他局域網(wǎng)協(xié)議都采用以下概念模型。在t0點(diǎn)處，一個(gè)站點(diǎn)已完成了幀的傳送，其他想要發(fā)送的站點(diǎn)現(xiàn)在都可以嘗試發(fā)送。如果兩個(gè)或兩個(gè)以上的站點(diǎn)同時(shí)決定傳送，將會(huì)產(chǎn)生沖突。幀幀幀傳輸周期爭(zhēng)用周期空閑周期幀t0時(shí)間爭(zhēng)用時(shí)隙CSMA/CD有三種狀態(tài):競(jìng)爭(zhēng)、傳輸或空閑無(wú)沖突的協(xié)議n在CSMA/CD中，雖然抓住信道，便不會(huì)產(chǎn)生沖突，但在競(jìng)爭(zhēng)周期沖突仍不可避免。n在電纜很長(zhǎng)而幀很短時(shí)，系統(tǒng)性能很低。n位圖協(xié)議位圖協(xié)議n二進(jìn)制倒計(jì)數(shù)法二進(jìn)制倒計(jì)數(shù)法n以上兩協(xié)議的假設(shè)：都假定有N個(gè)站，每個(gè)站均有一個(gè)唯一的地址，從0到N-1一一對(duì)應(yīng)。n關(guān)鍵問(wèn)題：在

11、一次成功的傳送之后，哪個(gè)站將會(huì)得到這個(gè)競(jìng)爭(zhēng)的信道。位圖協(xié)議n競(jìng)爭(zhēng)周期恰好由N個(gè)時(shí)隙組成。若站點(diǎn)0想發(fā)送一幀，它就在第0個(gè)時(shí)隙內(nèi)發(fā)送1比特。該時(shí)隙內(nèi)，不允許其他任何站點(diǎn)發(fā)送。0 1 2 3 4 5 6 71111370 1 2 3 4 5 6 71151幀8個(gè)爭(zhēng)用時(shí)隙二進(jìn)制倒計(jì)數(shù)法n每個(gè)想要使用信道的站點(diǎn)，首先將其地址以二進(jìn)制位串的形式，按照由高到低的順序進(jìn)行廣播，并且假定所有地址的長(zhǎng)度相同。然后，將各站的地址的對(duì)應(yīng)位進(jìn)行布爾或運(yùn)算。n為了避免沖突，就必須進(jìn)行仲裁：若某站發(fā)現(xiàn)其地址中原本為0的高位被置換為1，則它便放棄發(fā)送。有限競(jìng)爭(zhēng)協(xié)議n前面討論了電纜網(wǎng)絡(luò)中兩種基本的信道獲取策略：競(jìng)爭(zhēng)法和無(wú)沖突

12、法。n可根據(jù)兩項(xiàng)指標(biāo)加以評(píng)定：輕載荷下的時(shí)延，重載荷下的信道利用率。n有限競(jìng)爭(zhēng)協(xié)議結(jié)合了競(jìng)爭(zhēng)法和無(wú)沖突法的優(yōu)點(diǎn)。n自適應(yīng)樹(shù)搜索協(xié)議1234567ABCDEFGH站點(diǎn)波分多路訪問(wèn)協(xié)議n在波分多路訪問(wèn)中，每個(gè)站點(diǎn)分配兩個(gè)信道。其中窄信道作為通知站點(diǎn)的控制信道，寬信道作為站點(diǎn)輸出數(shù)據(jù)幀的信道。n每個(gè)信道被分成不同的時(shí)隙組。取控制信道的時(shí)隙數(shù)為m, 數(shù)據(jù)信道的時(shí)隙數(shù)為n+1, 其中n個(gè)用于數(shù)據(jù)，最后一個(gè)用來(lái)報(bào)告站點(diǎn)的狀態(tài)。n在兩條信道中，時(shí)隙序列無(wú)盡地循環(huán)，其中時(shí)隙0用某種特殊的方式標(biāo)記以便后續(xù)時(shí)隙識(shí)別。n所有的信道均用同一個(gè)全程時(shí)鐘來(lái)同步。波分多路訪問(wèn)M個(gè)時(shí)隙用于控制N+1個(gè)時(shí)隙用于數(shù)據(jù)SAA的控制

13、信道被另一個(gè)站點(diǎn)用來(lái)與A 聯(lián)系BB的控制信道被B用來(lái)傳送數(shù)據(jù)B的數(shù)據(jù)信道波分多路訪問(wèn)協(xié)議n支持三種類型的通信流量（1）恒定速率的，面向連接的通信流量；（2）可變速率的，面向連接的通信流量；（3）數(shù)據(jù)報(bào)流量，比如UDP分組。n每個(gè)站都有兩個(gè)發(fā)送器和兩個(gè)接收器。P197，新書(shū)P223n一個(gè)波長(zhǎng)固定不變的接收端，用來(lái)偵聽(tīng)本站點(diǎn)的控制信道。n一個(gè)波長(zhǎng)可調(diào)的發(fā)送端，用來(lái)向其他站點(diǎn)的控制信道發(fā)送幀。n一個(gè)波長(zhǎng)固定不變的發(fā)送端，用來(lái)輸出數(shù)據(jù)幀。n一個(gè)波長(zhǎng)可調(diào)的接收端，用來(lái)選擇要偵聽(tīng)的數(shù)據(jù)發(fā)送端。n每個(gè)站點(diǎn)都偵聽(tīng)自己的控制信道，看是否有請(qǐng)求產(chǎn)生，并將接收端的波長(zhǎng)調(diào)為發(fā)送端的波長(zhǎng)，從而得到數(shù)據(jù)。無(wú)線LAN協(xié)議n

14、如果一個(gè)系統(tǒng)中的筆記本計(jì)算機(jī)通過(guò)無(wú)線電波進(jìn)行通信，則該系統(tǒng)可以被認(rèn)為是一個(gè)無(wú)線LAN。n要求特殊MAC子層協(xié)議。cAEBRTSDcAEBCTSD以太網(wǎng)n信道分配協(xié)議在局域網(wǎng)中的應(yīng)用。nIEEE對(duì)許多局域網(wǎng)和城域網(wǎng)做了標(biāo)準(zhǔn)化工作，這些標(biāo)準(zhǔn)都在IEEE802的名字下面。nIEEE802.3(以太網(wǎng))nIEEE802.11(無(wú)線LAN)nIEEE802.15(藍(lán)牙)nIEEE802.16(無(wú)線MAN)nIEEE802.3和IEEE802.11有不同的物理層，不同的MAC子層，但有共同的邏輯鏈路控制子層（定義在IEEE802.2中）。n以前介紹了以太網(wǎng)的基本概念，此節(jié)將介紹以太網(wǎng)的技術(shù)細(xì)節(jié)、協(xié)議等。n

15、對(duì)于以太網(wǎng)和IEEE802.3，除了下面將要討論的兩個(gè)小區(qū)別，它們幾乎相同。以太網(wǎng)電纜n10Base5：俗稱粗以太網(wǎng)n10Base2：俗稱細(xì)以太網(wǎng)n10Base-T：采用雙絞線n10Base-F：采用光纖10Base5n最先出現(xiàn)n每隔2.5米標(biāo)記了分接頭的插入處。n插入式分接頭將設(shè)備連到電纜上。n10Base5的含義：運(yùn)行在10Mbps的速率上，使用基帶信令，支持的分段長(zhǎng)度可達(dá)500米。n在分接頭中，有一根針被非常小心地插入到同軸電纜的內(nèi)芯中。收發(fā)器則緊緊夾住電纜以便分接頭可接觸內(nèi)芯。n通過(guò)一根收發(fā)器電纜將收發(fā)器連到計(jì)算機(jī)的接口卡上。n收發(fā)器電纜可長(zhǎng)達(dá)50米，包含5對(duì)獨(dú)立的屏蔽雙絞線。n接口卡

16、包含一個(gè)控制器芯片，用來(lái)向收發(fā)器傳送幀，或從收發(fā)器接收幀。n控制器負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)裝配成正確的幀格式，為發(fā)送的幀計(jì)算校驗(yàn)和，為接收的幀檢驗(yàn)校驗(yàn)和。n有些控制器芯片也為進(jìn)來(lái)的幀管理一個(gè)緩沖池；為要傳輸?shù)膸芾硪粋€(gè)緩沖隊(duì)列；并且可以與主計(jì)算機(jī)進(jìn)行直接的內(nèi)存?zhèn)鬏敚约捌渌木W(wǎng)絡(luò)管理功能。10Base2n使用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的BNC連接器來(lái)構(gòu)成T型接頭。n每段最長(zhǎng)185米。n10Base5和10Base2存在的問(wèn)題：對(duì)電纜斷裂、電纜超長(zhǎng)、分接頭壞掉，或BNC連接器松動(dòng)的檢測(cè)困難。n人們研制了許多技術(shù)來(lái)捕捉故障。比例，時(shí)間域反射計(jì)。n時(shí)間域反射計(jì)：P210，新書(shū)22910Base-Tn由于找電纜斷裂處不方便 ，導(dǎo)致了

17、10Base-T的出現(xiàn)。n所有的站都連到一個(gè) 集線器上，集線器并不緩存流量，但交換機(jī)則緩存。n每個(gè)站通過(guò)一根非共享的電纜連接到集線器。n優(yōu)點(diǎn)：增、刪一個(gè)站容易，電纜斷裂很容易檢測(cè)到。n缺點(diǎn)：從集線器出來(lái)的電纜的最大長(zhǎng)度只有100米。但使用高質(zhì)量的5類雙絞線能達(dá)到200米。n還有一個(gè)更快的100Base-T。10Base-Fn這種連接方式由于連接器和終結(jié)器的成本開(kāi)銷而非常昂貴。但它有極好的抗噪聲能力。n適用于樓與樓之間的連接，或用于遠(yuǎn)距離隔開(kāi)的集線器之間的連接。n長(zhǎng)度可達(dá)上千米。n安全性好，因?yàn)樵诠饫w上竊聽(tīng)比在銅線上要難。電纜拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)CDAB線形主干電纜拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)ABCD中繼器樹(shù)型分段n在各種以太

18、網(wǎng)中，每段電纜的長(zhǎng)度都有一個(gè)上限，為了構(gòu)建更大的網(wǎng)絡(luò)，多根電纜可以通過(guò)中繼器連接起來(lái)。n中繼器是一個(gè)物理層設(shè)備。它在兩個(gè)方向上接收、放大和重傳信號(hào)。n從軟件角度看，通過(guò)中繼器連接起來(lái)的一系列電纜段與單根電纜沒(méi)有任何區(qū)別。n兩個(gè)收發(fā)器之間不能超過(guò)2.5公里。n任意兩個(gè)收發(fā)器之間的路徑上不得跨越多于4個(gè)中繼器。曼徹斯特編碼n使用直接的二進(jìn)制編碼會(huì)導(dǎo)致歧義。P212，新書(shū)P231n讓接收方在沒(méi)有外部時(shí)鐘參考的情況下，可以毫無(wú)歧義地確定每一位的起始、結(jié)束、中間位置的方法：n曼徹斯特編碼n差分曼徹斯特編碼曼徹斯特編碼n每一位的周期分成兩個(gè)相等的間隔。二進(jìn)制“1”位在發(fā)送時(shí)，在第一個(gè)間隔中為高電壓，在第二

19、個(gè)間隔中為低電壓。二進(jìn)制“0”位則正相反。n優(yōu)點(diǎn)：這種方案可以保證每一個(gè)位周期中都有一個(gè)中間電壓變化，這使得接收方很容易與發(fā)送方同步起來(lái)。n缺點(diǎn)：它所要求的帶寬是直接二進(jìn)制編碼的兩倍。差分曼徹斯特編碼n差分曼徹斯特編碼是基本曼徹斯特編碼的一個(gè)變種。n在這種編碼中，如果在間隔的起始處沒(méi)有相變，則表示位“1”；如果在間隔的起始處出現(xiàn)了相變，則表示位“0”。在這兩種情況下，位周期的中間也會(huì)有一個(gè)相變。n優(yōu)點(diǎn)：提供了更好的抗噪聲能力。n缺點(diǎn)：需要更復(fù)雜的設(shè)備。n以太網(wǎng)使用了曼徹斯特編碼n令牌環(huán)網(wǎng)使用了差分曼徹斯特編碼10000111110二進(jìn)制編碼曼徹斯特編碼差分曼徹斯特編碼此處有相變，表示0此處無(wú)相

20、變，表示1以太網(wǎng)MAC子層協(xié)議n早期的DIX（DEC,Intel,Xerox)幀結(jié)構(gòu)如圖（a）所示。n當(dāng)IEEE標(biāo)準(zhǔn)化以太網(wǎng)時(shí)，做了兩個(gè)改動(dòng)，如圖（b）所示。n第一個(gè)改動(dòng)是將前導(dǎo)域降低到7個(gè)字節(jié)，將空出的一個(gè)用作幀起始分界符，便于與IEEE802.4和IEEE802.5兼容。n第二個(gè)改動(dòng)是將類型域變成了長(zhǎng)度域。先導(dǎo)域目標(biāo)地址源地址類型數(shù)據(jù)域填充域校驗(yàn)和8662115000464先導(dǎo)域目標(biāo)地址源地址長(zhǎng)度數(shù)據(jù)域填充域校驗(yàn)和幀起始n每個(gè)幀都以前導(dǎo)域開(kāi)始，該前導(dǎo)域包含了位模式10101010。n這個(gè)位模式經(jīng)過(guò)曼徹斯特編碼后便于發(fā)送方與接收方的時(shí)鐘同步。n對(duì)于一幀的剩余部分，也必須保持同步，利用曼徹斯特

21、編碼可以識(shí)別位的邊界。n幀結(jié)構(gòu)中包含兩個(gè)地址：目標(biāo)地址和源地址。n標(biāo)準(zhǔn)中允許使用2字節(jié)或6字節(jié)的地址。n對(duì)10Mbps基帶標(biāo)準(zhǔn)定義的參數(shù)只使用6字節(jié)的地址。多播n向一組站發(fā)送數(shù)據(jù)幀。n在作為目標(biāo)地址的組地址中，最高位為“1”n利用組地址，多個(gè)站可監(jiān)聽(tīng)同一地址。當(dāng)一幀被發(fā)送給一個(gè)組地址的時(shí)候，該組中的所有站都會(huì)接收到該幀，廣播n由全部的“1”位構(gòu)成的地址被保留用于廣播。n若一幀的目的地址域中包含全部的“1”，則網(wǎng)絡(luò)上所有的站都會(huì)接受該幀。n多播與廣播的差異：n一個(gè)多播幀被發(fā)送給以太網(wǎng)上選擇出來(lái)的一組站。n一個(gè)廣播幀被發(fā)送給以太網(wǎng)上的所有站。n多播是有選擇性的，但要涉及到組的管理。n廣播是粗粒度的

22、，并不要求任何組管理的支持。局部地址與全局地址n局部地址是由網(wǎng)絡(luò)管理員分配，在局部網(wǎng)絡(luò)之外無(wú)意義。n全局地址是由IEEE統(tǒng)一分配，可以保證世界上任何兩個(gè)站點(diǎn)都不會(huì)相同。n這兩種地址由第46位來(lái)區(qū)分。n全局地址的可用位數(shù)48246類型域n告訴接收方應(yīng)該如何處理這一幀。n在同一機(jī)器上可能有多個(gè)網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議在使用，所以，但一個(gè)以太網(wǎng)幀到達(dá)時(shí)，由類型域指定應(yīng)該將它交給哪個(gè)網(wǎng)絡(luò)層進(jìn)程。nIEEE 802.3標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的MAC幀稍復(fù)雜些。它和以太網(wǎng)V2的MAC幀的區(qū)別之一是：n第三個(gè)字段是長(zhǎng)度/類型字段。根據(jù)長(zhǎng)度/類型字段的數(shù)值大小，這個(gè)字段可以表示MAC客戶數(shù)據(jù)字段的長(zhǎng)度（請(qǐng)注意：不是整個(gè)數(shù)據(jù)幀的長(zhǎng)度），也

23、可以等同于以太網(wǎng)V2的類型字段。具體地講： 若長(zhǎng)度/類型字段的數(shù)值小于MAC客戶數(shù)據(jù)字段的最大值1500（字節(jié)），這個(gè)字段就表示MAC客戶數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度。 若長(zhǎng)度/類型字段的數(shù)值大于0X0600（相當(dāng)于十進(jìn)制的1536），那么這個(gè)數(shù)值就不可能表示以太網(wǎng)合法的數(shù)據(jù)字段長(zhǎng)度，因而這個(gè)字段就表示類型。數(shù)據(jù)域n最長(zhǎng)可達(dá)1500個(gè)字節(jié)。n在制定DIX標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，這個(gè)值的選擇依據(jù)主要是：新書(shū)P233n最小的幀長(zhǎng)度限制：P213,新書(shū)P233P2348023標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定凡出現(xiàn)下列情況之一的即為無(wú)效的MAC幀：n1）MAC客戶數(shù)據(jù)字段的長(zhǎng)度與長(zhǎng)度字段的值不一致；n2）幀的長(zhǎng)度不是整數(shù)個(gè)字節(jié)；n3）用收到的幀檢驗(yàn)序列FCS

24、查出有差錯(cuò)；n4）收到的幀的MAC數(shù)據(jù)字段的長(zhǎng)度不在46-1500字節(jié)之間。n對(duì)于檢查出的無(wú)效MAC幀就簡(jiǎn)單地丟棄。以太網(wǎng)不負(fù)責(zé)重傳丟棄的幀。n當(dāng)MAC客戶數(shù)據(jù)字段的長(zhǎng)度小于46字節(jié)時(shí)，則應(yīng)加以填充（內(nèi)容不限）。這樣，MAC幀（包含14字節(jié)首部和四字節(jié)尾部）的最小長(zhǎng)度是64字節(jié)或512BIT。為什么長(zhǎng)度不夠的幀就是無(wú)效幀呢？這是因?yàn)閚CSMA/CD協(xié)議的一個(gè)要點(diǎn)就是當(dāng)發(fā)送站正在發(fā)送時(shí)，若檢測(cè)到碰撞則立即中止發(fā)送，然后推遲一段時(shí)間后再發(fā)送。n如果所發(fā)送的幀太短，還沒(méi)有來(lái)得及檢測(cè)到磁撞就已經(jīng)發(fā)送完了，那么就無(wú)法進(jìn)行磁撞檢測(cè)，因而就會(huì)使CSMA/CD協(xié)議變得沒(méi)有意義。因此，所發(fā)送的幀的最短長(zhǎng)度應(yīng)當(dāng)要

25、保證在發(fā)送完畢之前，必須能夠檢測(cè)到可能最晚來(lái)到的磁撞信號(hào)。n這段時(shí)間就是以太網(wǎng)的端到端往返時(shí)延。在802.3標(biāo)準(zhǔn)中，這段時(shí)間取為51.2s。n對(duì)于10Mbit/s速率的以太網(wǎng)，這段時(shí)間可以發(fā)送512bit。這樣就得出了MAC幀的最短長(zhǎng)度為512bit，或64字節(jié)。在接收端，凡長(zhǎng)度不夠64字節(jié)的幀就都認(rèn)為是應(yīng)丟棄的無(wú)效幀。n如果僅僅從以太網(wǎng)的最大容許長(zhǎng)度（2500m）來(lái)計(jì)算，并假定信號(hào)在電纜上的傳輸速率為2.3105km/s，則端到端的往返時(shí)延就還不到22s?？紤]到實(shí)際上還有許多因素影響到端到端的往返時(shí)延，因此，802.3標(biāo)準(zhǔn)將長(zhǎng)度達(dá)到最大值的以太網(wǎng)兩倍往返時(shí)延取為51.2s。nMAC子層的標(biāo)準(zhǔn)

26、還規(guī)定了幀間最小間隔為9.6s才能發(fā)送數(shù)據(jù)。這樣做是為了使剛剛收到數(shù)據(jù)幀的站的接收緩存來(lái)得及清理做好接收下一幀的準(zhǔn)備。n隨著網(wǎng)絡(luò)速度的提高，最小的幀長(zhǎng)度必須成比例的增加，或者最大電纜長(zhǎng)度成比例地減短。n校驗(yàn)和： P214,新書(shū)PP234二元指數(shù)后退法n當(dāng)發(fā)生沖突時(shí)，如何確定隨機(jī)等待時(shí)間？P214，新書(shū)P235以太網(wǎng)的性能n若每個(gè)站在一個(gè)競(jìng)爭(zhēng)時(shí)槽中傳送幀的概率為P，那么，在這個(gè)時(shí)槽中，某個(gè)站獲得信道的概率A為：A=KP(1-P)K-1n當(dāng)P1/K，A最大；n當(dāng)K趨向無(wú)窮，A趨向1/en競(jìng)爭(zhēng)間隔正好等于j個(gè)時(shí)槽的概率為A(1-A)j-1n每一次競(jìng)爭(zhēng)的平均時(shí)槽數(shù)：101(1)jjjAAAn由于每個(gè)時(shí)

27、槽的時(shí)間間隔為n平均競(jìng)爭(zhēng)間隔W為n假設(shè)最優(yōu)的P，并且競(jìng)爭(zhēng)時(shí)槽的平均數(shù)永遠(yuǎn)不超過(guò)e,則W至多為n若傳送每一幀平均需要P秒，則n信道利用率n電纜越長(zhǎng)，則競(jìng)爭(zhēng)間隔越長(zhǎng)，這正是規(guī)定電纜長(zhǎng)度的原因。P215,新書(shū)P23622A25.4e2PPAn在高載荷下，準(zhǔn)備傳送的站的平均數(shù)？n每秒鐘傳送的幀數(shù)為1/（P+W）.n若每個(gè)站生成幀的平均速率為n則當(dāng)系統(tǒng)在狀態(tài)K時(shí)，所有未阻塞的站的總輸入率為n利用輸入與輸出相等可求出Kn有許多對(duì)性能分析的工作都假設(shè)網(wǎng)絡(luò)流量是泊松分布，但實(shí)際的流量卻很少是泊松分布，而是自相似的。k交換式以太網(wǎng)n隨著以太網(wǎng)中的站越來(lái)越多，流量也急劇上升。一種辦法是提高速度，從10Mbps到1

28、00Mbps。n隨著多媒體的增長(zhǎng)， 100Mbps或1Gbps也會(huì)變得飽和。n另一種辦法：交換式以太網(wǎng)，P217，新書(shū)P237快速以太網(wǎng)n為了挖掘出速度的潛力，兩種基于環(huán)的光纖LAN被提出。nFDDI(光纖分布式數(shù)據(jù)接口)n光纖信道n都可以用作骨干網(wǎng)，但不能突破到桌面上。n站的管理太復(fù)雜，導(dǎo)致了復(fù)雜的電路和昂貴的價(jià)格。n光纖LAN的失敗，為大于10Mbps的普通以太網(wǎng)留下了發(fā)展空間。n1992年，IEEE重新召集802.3委員會(huì)，要求提出一個(gè)快速的LAN。P245，新書(shū)P239n快速以太網(wǎng)的基本思想。千兆以太網(wǎng)n所有配置都是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的n以前的以太網(wǎng)稱為經(jīng)典以太網(wǎng)IEEE802.2：邏輯鏈路控制n

29、利用各種數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議，兩臺(tái)機(jī)器可以在不可靠的線路上進(jìn)行可靠的通信。n這些協(xié)議提供了錯(cuò)誤控制（使用確認(rèn)）和流控制（使用一個(gè)滑動(dòng)窗口）的能力。nIEEE定義了一個(gè)協(xié)議，可以運(yùn)行在以太網(wǎng)或其他的802協(xié)議之上，這就是LLC。nLLC通過(guò)提供一種統(tǒng)一的格式，以及向網(wǎng)絡(luò)層提供一個(gè)接口，從而隱藏了各種802網(wǎng)絡(luò)之間的差異。n此格式、接口和協(xié)議基本上都以HDLC協(xié)議為基礎(chǔ)。nP229P231,新書(shū)P244P225nLLC提供三種服務(wù)：n不可靠的數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)n有確認(rèn)的數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)n面向連接的可靠服務(wù)nLLC頭部包含三個(gè)域：目標(biāo)訪問(wèn)點(diǎn)、源訪問(wèn)點(diǎn)、控制域。n對(duì)因特網(wǎng)，LLC層不要求確認(rèn)。無(wú)線局域網(wǎng)n有兩種配置：有一個(gè)

30、基站，沒(méi)有基站n802.11LAN對(duì)兩種方案都提供支持n在802.11中，MAC子層確定了信道的分配方式，也就是說(shuō)，由誰(shuí)來(lái)傳輸數(shù)據(jù)。n802.11標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了在物理層上允許三種傳輸技術(shù)：紅外線使用了與電視遙控器相同的技術(shù)；其它兩種方法使用了短距離的無(wú)線電波，所用到的技術(shù)分別稱為FHSS(跳頻擴(kuò)頻)和DSSS（直接序列擴(kuò)頻）。nFHSS和DSSS都用到了一部分不需要許可的頻段（2.4GHz ISM頻段）。n所有這些技術(shù)都工作在1Mbps或2Mbps的速率上，并且功率非常低，因此一般不會(huì)有嚴(yán)重的沖突。n1999年，兩種新的技術(shù)被引進(jìn)，以便達(dá)到更高的帶寬，即OFDM（正交頻分多路復(fù)用）和HR-DSSS

31、（高速率的直接序列擴(kuò)頻）。工作速率分別達(dá)到54Mbps和11Mbps。n2001年，第二種OFDM調(diào)制技術(shù)又被引入進(jìn)來(lái)，它與第一種OFDM調(diào)制技術(shù)工作在不同的頻段。n從技術(shù)上講，它們都屬于物理層，但與802.11MAC子層更加接近，所以放在這里討論。802.11協(xié)議棧部分視圖邏輯鏈路控制MAC子層 802.11紅外線802.11FHSS802.11DSSS802.11aOFDM802.11bHR-DSSS802.11gOFDM上面各層數(shù)據(jù)鏈路層物理層802.11物理層n紅外線技術(shù)使用了0.85或0.95微米波段上的漫射傳輸。 有1Mbps或2Mbps兩種速率。在1Mbps采用灰色編碼，灰色編碼

32、，即每4位成一組，每個(gè)組被編碼成一個(gè)16位的碼字，其中包括15個(gè)0和一個(gè)1。nFHSS（跳頻擴(kuò)頻）使用了79個(gè)信道，每個(gè)信道的寬度為1MHz，從2.4GHz ISM頻段的低端開(kāi)始往上。使用一個(gè)偽隨機(jī)數(shù)發(fā)生器來(lái)產(chǎn)生跳頻序列。nDSSS（直接序列擴(kuò)頻）：限制在1Mbps或2Mbps的速率上。編碼方案與CDMA有些相似之處。n其他見(jiàn)新書(shū)P247P248802.11MAC子層協(xié)議n802.11MAC子層協(xié)議與以太網(wǎng)的MAC子層不同，因?yàn)榕c有線環(huán)境相比，無(wú)線環(huán)境具有一些內(nèi)在的復(fù)雜性。n在以太網(wǎng)中，一個(gè)站只要等到以太空閑下來(lái)，就可以開(kāi)始傳輸了。若在前64個(gè)字節(jié)以內(nèi)沒(méi)有收到送回來(lái)的噪聲尖峰的話，則幾乎可以肯

33、定該幀已經(jīng)被正確地遞交了。n在無(wú)線環(huán)境中，這樣的條件并不成立。n首先，前面提到的站點(diǎn)隱藏問(wèn)題不可避免。n再者，站點(diǎn)暴露問(wèn)題也存在。n大多數(shù)無(wú)線電設(shè)備都是半雙工的，不能同時(shí)既傳輸數(shù)據(jù)，又監(jiān)聽(tīng)噪聲尖峰。n因此，802.11并沒(méi)像以太網(wǎng)那樣采用CSMA/CD。n為了解決這些問(wèn)題， 802.11支持兩種操作模式。n第一種稱為DCF（分布式協(xié)調(diào)功能），沒(méi)有中心控制；第二種稱為PCF（點(diǎn)協(xié)調(diào)功能），用基站來(lái)控制單元內(nèi)的所有活動(dòng)。n所有的802.11實(shí)現(xiàn)必須支持DCF，而PCF則是可選的。ABCDRTSCTSACKNAVNAV數(shù)據(jù)時(shí)間ABCDRTSCTSACKNAVNAV分片1時(shí)間分片2分片3ACKACKD

34、CFn當(dāng)使用DCF時(shí)，802.11使用了CSMA/CA。n用到了物理信道的監(jiān)聽(tīng)手段和虛擬信道的監(jiān)聽(tīng)手段。nCSMA/CA支持兩種操作方法。n在第一種方法中，當(dāng)一個(gè)站點(diǎn)想要傳送數(shù)據(jù)的時(shí)候，它首先監(jiān)聽(tīng)信道。若空閑，就開(kāi)始傳送。在傳送過(guò)程中它并不監(jiān)聽(tīng)信道，而是直接送出整個(gè)幀；在接收方，有可能由于干擾而使該幀數(shù)據(jù)被毀壞。n若信道正忙，則發(fā)送方推遲到信道空閑時(shí)再傳送。若沖突發(fā)生，則沖突的站等待一段隨機(jī)的時(shí)間，使用以太網(wǎng)的二元指數(shù)后退算法。n第二種方法是以MACAW為基礎(chǔ)，用到了虛擬信道監(jiān)聽(tīng)方法，新書(shū)P250n與有線網(wǎng)絡(luò)相反，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)是有噪聲的，也是不可靠的，不要許可的頻段也為其他電器所用，這會(huì)干擾無(wú)線網(wǎng)

35、絡(luò)。因此，一幀被成功傳送的概率隨著幀長(zhǎng)的增加而減少。n若一幀中任何一位發(fā)生錯(cuò)誤的概率為p,則n位長(zhǎng)度幀被完整正確接收的概率是（1-p）n。n為了解決噪聲信道的問(wèn)題，802.11允許所傳輸?shù)膸环殖尚〉乃槠科凶约旱男ｒ?yàn)和。PCFn以上所討論的模式?jīng)]有中心控制，所有的站都在競(jìng)爭(zhēng)時(shí)間，就好像以太網(wǎng)中的站所做的那樣。n在PCF這種模式中，基站對(duì)其他的站進(jìn)行表決，問(wèn)它們是否要發(fā)送幀。n傳送順序完全由基站控制，不會(huì)發(fā)生沖突。n標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了表決機(jī)制，但沒(méi)有規(guī)定表決頻率、表決順序等。n基本機(jī)制：讓基站周期性地廣播一個(gè)信標(biāo)幀信標(biāo)幀，包含了系統(tǒng)參數(shù)，比如調(diào)頻和停延時(shí)間、時(shí)鐘同步等。新書(shū)P251n在一個(gè)單元內(nèi)

36、，PCF和DCF可以共存，802.11提供一種辦法可以做到這一點(diǎn)。它是通過(guò)小心地定義幀間的時(shí)間間隔來(lái)做到的。n當(dāng)一幀被發(fā)送出去以后，對(duì)于任意一個(gè)站，必須等待一段特定長(zhǎng)度的死時(shí)間之后，它才可以發(fā)送幀數(shù)據(jù)。n總共有4種不同的時(shí)間間隔定義，每一種都有特殊的用途。新書(shū)P251nSIFS，短幀間間隔nPIFS，PCF幀間間隔nDIFS，DCF幀間間隔nEIFS，擴(kuò)展幀間間隔SIFSn最短的時(shí)間間隔n用途：允許一個(gè)對(duì)話的各個(gè)部分有機(jī)會(huì)首先被發(fā)送。n包括：讓接收方發(fā)送一個(gè)CTS來(lái)響應(yīng)一個(gè)RTS；讓接收方發(fā)送一個(gè)ACK作為對(duì)一個(gè)分片的確認(rèn)，或者對(duì)一個(gè)完整數(shù)據(jù)幀的確認(rèn)；讓一個(gè)分片串的發(fā)送方傳輸下一個(gè)分片，而無(wú)需

37、再發(fā)送一個(gè)RTS。n在一個(gè)SIFS間隔之后，總是恰好只有一個(gè)站會(huì)得到發(fā)送應(yīng)答的授權(quán)。若它未能利用它的機(jī)會(huì)，則經(jīng)過(guò)一段時(shí)間會(huì)到達(dá) PIFS時(shí)間點(diǎn)。PIFSn在PIFS時(shí)間點(diǎn)，基站可能會(huì)發(fā)送一個(gè)信標(biāo)幀，或一個(gè)表決幀。n這種機(jī)制使得一個(gè)正在發(fā)送數(shù)據(jù)幀或者分片序列的站可以在無(wú)人妨礙的情況下完成該幀的發(fā)送任務(wù)，但是，當(dāng)前面的發(fā)送方已經(jīng)完成了發(fā)送任務(wù)時(shí)，基站無(wú)需跟饑渴的用戶競(jìng)爭(zhēng)就有機(jī)會(huì)獲得信道。DIFSn若基站不想有任何動(dòng)作，則會(huì)到達(dá)DIFS時(shí)間點(diǎn)，任何一個(gè)站都可能試圖獲得信道以便發(fā)送一個(gè)幀。n常用的競(jìng)爭(zhēng)規(guī)則在這里仍然適用，若發(fā)生沖突，則可能需要用到二元指數(shù)后退算法。EIFSn被用來(lái)報(bào)告壞幀，只有剛剛接收

38、到壞幀或未知幀的站才會(huì)使用這個(gè)間隔。n優(yōu)先級(jí)最低n由于接收方可能不知道接下去怎么辦，所以它應(yīng)該實(shí)實(shí)在在地等待一段時(shí)間，以避免干擾兩個(gè)站之間的一個(gè)正在進(jìn)行的對(duì)話。802.11中的幀間間隔SIFS控制幀或下一個(gè)分片可以在這里發(fā)送PIFSPCF幀可以在這里發(fā)送DIFSDCF幀可以在這里發(fā)送壞幀的恢復(fù)在這里完成EIFSACK時(shí)間802.11幀結(jié)構(gòu)n802.11標(biāo)準(zhǔn)定義了三種類型的幀：數(shù)據(jù)幀、控制幀、管理幀。n每一種幀都有一個(gè)頭，該頭部包含了各種用于MAC子層的域。n還有一些頭是由物理層使用的，但絕大多數(shù)被用來(lái)處理所涉及到的調(diào)制技術(shù)。Frame controlDuration Address1 Addr

39、ess2 Address3 Address4 Seq.Checksum Data 2266626023124Version Type Subtype To DSFrom DSMF Retry Pwr More W O 22411111111802.11數(shù)據(jù)幀控制幀字節(jié)n幀控制域：有11個(gè)子域，依次是：協(xié)議版本，類型域（數(shù)據(jù)幀、控制幀、管理幀），子類型域（RTS,CTS）等。nTO DS和FROM DS域表明了該幀是發(fā)送到或來(lái)自于跨單元的分布系統(tǒng)。nMF域意味著后面有更多分片。nRetry域表明是以前發(fā)送的某一幀的重傳。n電源管理域由基站使用。nMORE域表明有更多的幀要發(fā)送給接收方。nW域表明

40、幀體已加密。nO域指示接收方要按順序處理。n持續(xù)時(shí)間（Duration）域提供如下信息：該幀和它的確認(rèn)幀將會(huì)占用信道多長(zhǎng)時(shí)間。n序列號(hào)（Sequence）域使得分片可以被編號(hào)。n管理幀的格式與數(shù)據(jù)幀的格式非常相似，唯一不同的是，管理幀少了一個(gè)基站地址，因?yàn)楣芾韼粐?yán)格限定在一個(gè)單元中。n控制幀也要短一些，它只有一個(gè)或兩個(gè)地址，沒(méi)有DATA域， Sequence域。n對(duì)于控制幀，關(guān)鍵的信息在于subtype域，通常為RTS、CTS、ACK。服務(wù)n802.11標(biāo)準(zhǔn)聲明了每個(gè)符合標(biāo)準(zhǔn)的無(wú)線LAN必須提供9中服務(wù)。n這些服務(wù)分成兩類：5種分發(fā)服務(wù)，4種站服務(wù)n分發(fā)服務(wù)涉及到對(duì)單元的成員關(guān)系的管理，并且

41、會(huì)影響到單元之外的站。n站服務(wù)只與單元內(nèi)部的活動(dòng)有關(guān)系。分發(fā)服務(wù)n由基站提供，處理站的移動(dòng)性：當(dāng)移動(dòng)站進(jìn)入單元時(shí)，通過(guò)這些服務(wù)與基站關(guān)聯(lián)；當(dāng)移動(dòng)站離開(kāi)單元時(shí)，通過(guò)這些服務(wù)與基站斷開(kāi)聯(lián)系。n5種分發(fā)服務(wù)：關(guān)聯(lián)：移動(dòng)站利用該服務(wù)連到基站上。n分離：一個(gè)站在離開(kāi)或關(guān)閉之前，應(yīng)該先使用該服務(wù)。n重新關(guān)聯(lián)：利用這項(xiàng)服務(wù)可改變首選基站。n分發(fā)：決定如何路由那些發(fā)送給基站的幀。n融合：可以將802.11格式的幀翻譯成目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)所要求的幀格式。站服務(wù)n在單元內(nèi)部進(jìn)行，當(dāng)關(guān)聯(lián)過(guò)程完成后，這些服務(wù)才會(huì)用到。n認(rèn)證：P254n解除認(rèn)證： P254n私密性： P254n數(shù)據(jù)投遞： P254藍(lán)牙的體系結(jié)構(gòu)n藍(lán)牙系統(tǒng)的基本

42、單元是一個(gè)微微網(wǎng)（piconet），包含一個(gè)主節(jié)點(diǎn)，以及10米距離之內(nèi)至多7個(gè)活動(dòng)的從節(jié)點(diǎn)。n在微微網(wǎng)中，除了7個(gè)活動(dòng)的從節(jié)點(diǎn)外，還可以有多達(dá)255個(gè)靜觀節(jié)點(diǎn)。n靜觀節(jié)點(diǎn)：主節(jié)點(diǎn)已經(jīng)將它們切換到一種低功耗狀態(tài)，以便降低它們的電源消耗。n在活動(dòng)狀態(tài)和靜觀狀態(tài)之間，還有兩種中間電源狀態(tài)：限制，監(jiān)聽(tīng)。n微微網(wǎng)是一個(gè)中心化的TDM系統(tǒng)，主節(jié)點(diǎn)控制了時(shí)鐘，它決定了每個(gè)時(shí)槽中哪個(gè)設(shè)備可以通信。MSSSSSSSSM當(dāng)做橋的節(jié)點(diǎn)靜觀節(jié)點(diǎn)活動(dòng)節(jié)點(diǎn)兩個(gè)微微網(wǎng)連接起來(lái)構(gòu)成一個(gè)分散網(wǎng)藍(lán)牙應(yīng)用n藍(lán)牙V1.1規(guī)范列出了13種需要支持的專門(mén)應(yīng)用。并為每種應(yīng)用提供不同的協(xié)議棧。這些應(yīng)用也被稱作應(yīng)用輪廓。新書(shū)P262藍(lán)牙協(xié)議棧

43、n經(jīng)過(guò)802委員會(huì)修改后的藍(lán)牙基本協(xié)議結(jié)構(gòu)：音頻控制應(yīng)用/輪廓其他LLCRFcomm電話服務(wù)發(fā)現(xiàn)邏輯鏈路控制適應(yīng)協(xié)議鏈路管理器基帶物理無(wú)線電物理層鏈路層中間件層應(yīng)用層802.15版本的藍(lán)牙協(xié)議結(jié)構(gòu)n物理無(wú)線電層處于最低層，很好地對(duì)應(yīng)了OSI和802模型中的物理層，處理與無(wú)線電傳送和調(diào)制有關(guān)的問(wèn)題n基帶層有點(diǎn)類似育MAC子層，但也包含了物理層的要素n涉及到主節(jié)點(diǎn)如何控制時(shí)槽，以及這些時(shí)槽如何組織成幀n鏈路管理器負(fù)責(zé)在設(shè)備之間建立邏輯信道，包括電源管理、認(rèn)證、服務(wù)質(zhì)量。n邏輯鏈路控制協(xié)議（L2CAP）為上面各層屏蔽了傳輸細(xì)節(jié)。類似于標(biāo)準(zhǔn)的802LLC子層。n音頻協(xié)議處理與音頻相關(guān)的事宜。n控制協(xié)議

44、處理與控制相關(guān)的事宜。n中間件層由不同的協(xié)議混合而成的。n為了與802的其他網(wǎng)絡(luò)保持兼容，IEEE將802LLC插在這里。nRfcomm（射頻通信）：指模擬PC上用于連接鍵盤(pán)、鼠標(biāo)、調(diào)制解調(diào)器，以及其他設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)串口通信。n電話協(xié)議：是一個(gè)實(shí)時(shí)協(xié)議，用于三種面向話音的輪廓。n服務(wù)發(fā)現(xiàn)協(xié)議：可用來(lái)找到網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的服務(wù)。n最上面是應(yīng)用和輪廓所在的地方。n利用底層的協(xié)議來(lái)完成任務(wù)。n每個(gè)應(yīng)用都有它自己的專用協(xié)議子集。藍(lán)牙技術(shù)n用于將計(jì)算和通信設(shè)備或附件通過(guò)短距離的、低功耗的、低成本的無(wú)線電波相互連接起來(lái)。n最初的想法只是要去掉設(shè)備之間的電纜，但后來(lái)擴(kuò)大了范圍，開(kāi)始侵入到無(wú)線LAN的領(lǐng)地，造成與802.1

45、1的競(jìng)爭(zhēng)。n1999年7月，藍(lán)牙SIG發(fā)布了一份1500頁(yè)的 規(guī)范。不久，正在考慮無(wú)線個(gè)人域網(wǎng)絡(luò)（PAN)的IEEE標(biāo)準(zhǔn)組802.15采納了藍(lán)牙的文檔作為它的基礎(chǔ)，并對(duì)它進(jìn)行修訂。n藍(lán)牙規(guī)范是針對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的，從物理層到應(yīng)用層，面面俱到。nIEEE802.15委員會(huì)僅僅對(duì)物理層和數(shù)據(jù)鏈路層進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化。藍(lán)牙無(wú)線電層n將位信息從主節(jié)點(diǎn)移動(dòng)到從節(jié)點(diǎn)，或反過(guò)來(lái)。n是一個(gè)低功率的系統(tǒng)，距離范圍為10米，運(yùn)行在2.4GHz ISM頻段上。該頻段被分成79個(gè)信道，每個(gè)1MHz。n采用頻移調(diào)制方案，每Hz一位，所以總數(shù)據(jù)率為1Mbps。藍(lán)牙基帶層n是藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)中最接近MAC子層的地方。n將原始的位流轉(zhuǎn)變?yōu)閹?/p>

46、定義了一些關(guān)鍵的格式。P265n每一幀都在一個(gè)邏輯信道上進(jìn)行傳輸，該邏輯信道位于主節(jié)點(diǎn)與某個(gè)從節(jié)點(diǎn)之間，稱為鏈路鏈路。n藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)中共有兩種鏈路：ACL，SCOACL（異步無(wú)連接鏈路）n用于那些無(wú)時(shí)間規(guī)律的分組交換數(shù)據(jù)。n在發(fā)送方，這些數(shù)據(jù)來(lái)自于L2CAP層；在接收方，這些數(shù)據(jù)被遞交給L2CAP層。nACL流量的投遞模型為盡力而為投遞型，沒(méi)有任何保證。n對(duì)于一個(gè)從節(jié)點(diǎn)，它與主節(jié)點(diǎn)之間只可以有一條ACL鏈路。SCO（面向連接的同步鏈路）n主要用于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，比如電話連接。n這種信道是在每個(gè)方向中的固定時(shí)槽中分配的。n由于SCO鏈路的實(shí)時(shí)性本質(zhì)，在這種鏈路上發(fā)送的幀永遠(yuǎn)不會(huì)被重傳。n通過(guò)前向糾錯(cuò)機(jī)制可

47、以提供高的可靠性。藍(lán)牙L2CAP層n三個(gè)主要功能：n第一，它接受來(lái)自上面各層的分組，分組可以達(dá)到64KB大小，并且L2CAP層將這些分組打碎到幀中，以便于傳輸。在遠(yuǎn)端，這些被打碎的幀又被重組到分組中。n第二，L2CAP層處理多個(gè)分組源的多路復(fù)用和解復(fù)用。n第三， L2CAP層處理與服務(wù)質(zhì)量有關(guān)的需求。藍(lán)牙的幀結(jié)構(gòu)n幀格式有幾種，最重要的如下圖所示：Access codeHeader數(shù)據(jù)725402744AddrTypeF A SChecksum341 1 18位位18位的頭重復(fù)三次，總共54位n訪問(wèn)碼（Access code）：標(biāo)識(shí)了主節(jié)點(diǎn)。當(dāng)從節(jié)點(diǎn)位于兩個(gè)主節(jié)點(diǎn)的無(wú)線電覆蓋范圍內(nèi)時(shí)，利用這個(gè)

48、來(lái)區(qū)分主節(jié)點(diǎn)。n頭（header)：包含了典型的MAC子層的域。n數(shù)據(jù)域：對(duì)5時(shí)槽的傳輸，最多可達(dá)2744位，對(duì)一個(gè)單時(shí)槽的幀，除了數(shù)據(jù)域?yàn)?40位外，格式的其他方面都相同。頭（header）中的內(nèi)容nAddr域標(biāo)識(shí)了該幀的接收目標(biāo)是8個(gè)活動(dòng)設(shè)備中的那一個(gè)。nType域標(biāo)識(shí)了幀的類型（ACL、SCO、表決、空），數(shù)據(jù)域中所使用的糾錯(cuò)類型，以及該幀有多少個(gè)時(shí)槽長(zhǎng)度。nF(Flow,流)位是由從節(jié)點(diǎn)使用的，當(dāng)它的緩沖區(qū)滿了因而不能再接收任何數(shù)據(jù)的時(shí)候，從節(jié)點(diǎn)會(huì)利用F位來(lái)聲明這個(gè)事實(shí)。nA(確認(rèn))位被用來(lái)在一幀中捎帶一個(gè)ACK。nS（序列）位被用于幀的編號(hào)，以便檢測(cè)重傳幀。nCHECKSUM：頭部校

49、驗(yàn)和。n18位的頭部重復(fù)3次，在接收方，通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的電路可以檢測(cè)每一位的三份副本。數(shù)據(jù)鏈路層交換n網(wǎng)橋：連接多個(gè)LAN，運(yùn)行在數(shù)據(jù)鏈路層上，通過(guò)查看數(shù)據(jù)鏈路層的地址數(shù)據(jù)鏈路層的地址來(lái)完成幀轉(zhuǎn)發(fā)的任務(wù)。n路由器：工作在網(wǎng)絡(luò)層，檢查分組中的地址，據(jù)此進(jìn)行路由。n交換式以太網(wǎng)等現(xiàn)代技術(shù)的出現(xiàn)，使得兩者的界限模糊。網(wǎng)橋的應(yīng)用n適合使用網(wǎng)橋的常見(jiàn)情形：n第一，許多大學(xué)和公司的部門(mén)都有自己的LAN，各個(gè)LAN存在差異。需要網(wǎng)橋溝通。n第二，一個(gè)組織可能分布在幾個(gè)大樓，這些樓之間有一定的距離。n第三，有時(shí)候可能有必要將一個(gè)邏輯上的單個(gè)LAN分成多個(gè)獨(dú)立的LAN以便適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的載荷。n第四，物理距離太長(zhǎng)，例如

50、，超過(guò)了以太網(wǎng)限制的2.5公里。n第五，存在可靠性問(wèn)題。n網(wǎng)橋可提升一個(gè)組織的安全性。n網(wǎng)橋與中繼器的區(qū)別：新書(shū)P269n網(wǎng)橋是透明的，這意味著移動(dòng)機(jī)器跨越網(wǎng)橋，不需要改變?nèi)魏斡布?、軟件和配置表。n新書(shū)P267269從802.X到802.Y的網(wǎng)橋分組分組分組802.11分組802.11分組802.11物理層MAC層LLC層網(wǎng)絡(luò)層主機(jī)A分組802.11分組802.11分組802.3分組802.3分組分組分組分組802.3分組802.3分組802.3主機(jī)B網(wǎng)橋CSMA/CDn將一幀從一個(gè)LAN傳送到另一個(gè)LAN 碰到的困難：n第一，每一種LAN的幀格式存在差別。新書(shū)P270n第二，數(shù)據(jù)速率存在差別

51、。n第三，對(duì)最大幀長(zhǎng)度的限制存在差別。n第四，安全問(wèn)題n第五，服務(wù)質(zhì)量本地的網(wǎng)絡(luò)互連ABB1CB2DEFGHLAN1LAN2LAN3網(wǎng)橋LAN3n對(duì)一個(gè)進(jìn)入的幀，在網(wǎng)橋中的路由過(guò)程取決于它在哪個(gè)LAN上到達(dá)（源LAN），以及它的目標(biāo)地址在哪個(gè)LAN上（目的LAN）。過(guò)程如下：n（1）若目標(biāo)LAN和源LAN相同，則丟棄該幀；n（2）若目標(biāo)LAN和源LAN不相同，則轉(zhuǎn)發(fā)該幀；n（3）若目標(biāo)LAN未知，則使用擴(kuò)散法。生成樹(shù)網(wǎng)橋F1F2B1B2AFLAN1LAN2B1復(fù)制的幀B2復(fù)制的幀原始幀ALANBCDEFGHIJ123456789網(wǎng)橋123456789屬于生成樹(shù)的網(wǎng)橋不屬于生成樹(shù)的網(wǎng)橋ABCDEFHJ遠(yuǎn)程網(wǎng)橋 LAN1LAN2LAN3網(wǎng)橋點(diǎn)到點(diǎn)線路中繼器n在最底層，即物理層，n是模擬設(shè)備，用于連接兩根電纜段。n在一段上的信號(hào)被放大后放到另一段上。n它不理解幀、分組和頭的概念，只理解電壓值。集線器n將許多條輸入線路連起來(lái)，在任何一條線路上到達(dá)的幀都將被發(fā)送到所