計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基礎(chǔ)課程課件設(shè)計(jì)介質(zhì)訪問控制子層

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基礎(chǔ)課程課件設(shè)計(jì)——介質(zhì)訪問控制子層本課件將深入探討計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基礎(chǔ)中的介質(zhì)訪問控制子層（MAC層），涵蓋其關(guān)鍵概念、協(xié)議機(jī)制和應(yīng)用場景，幫助您全面理解網(wǎng)絡(luò)通信的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。介質(zhì)訪問控制子層概述核心功能管理共享網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)的訪問，防止數(shù)據(jù)傳輸沖突，確保數(shù)據(jù)可靠傳輸。工作原理負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)幀從上層接收，封裝成數(shù)據(jù)包，并通過物理層發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)?？傮w結(jié)構(gòu)1MAC層2物理層數(shù)據(jù)傳輸3網(wǎng)絡(luò)層路由選擇隨機(jī)訪問技術(shù)特點(diǎn)無需集中控制，節(jié)點(diǎn)可隨時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)。優(yōu)缺點(diǎn)簡單易實(shí)現(xiàn)，但可能出現(xiàn)數(shù)據(jù)沖突。ALOHANET系統(tǒng)應(yīng)用早期衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)。原理節(jié)點(diǎn)隨機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)，出現(xiàn)沖突則重傳。效率低效率，沖突率高。CSMA/CD1載波偵聽多路訪問/沖突檢測2特點(diǎn)監(jiān)聽網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)，避免沖突，提高效率。3應(yīng)用以太網(wǎng)、局域網(wǎng)等。CSMA/CD工作原理1監(jiān)聽節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)前，監(jiān)聽網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)是否空閑。2發(fā)送介質(zhì)空閑，節(jié)點(diǎn)開始發(fā)送數(shù)據(jù)。3檢測發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，持續(xù)監(jiān)聽是否有沖突信號。4沖突處理檢測到?jīng)_突，停止發(fā)送，并執(zhí)行退避算法。幀結(jié)構(gòu)前導(dǎo)碼同步信號，幫助接收方識別幀的開始。幀起始符標(biāo)識幀的開始，用于識別幀的邊界。目的MAC地址接收方的物理地址，用于將幀發(fā)送到指定設(shè)備。源MAC地址發(fā)送方的物理地址，用于識別數(shù)據(jù)幀的發(fā)送者。幀校驗(yàn)序列的計(jì)算1計(jì)算根據(jù)幀內(nèi)容生成校驗(yàn)碼。2校驗(yàn)接收方計(jì)算幀內(nèi)容的校驗(yàn)碼，并與接收到的校驗(yàn)碼進(jìn)行比較。3驗(yàn)證校驗(yàn)碼一致，證明數(shù)據(jù)傳輸正確。傳輸過程中的碰撞檢測監(jiān)聽節(jié)點(diǎn)持續(xù)監(jiān)聽網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)是否有沖突信號。檢測檢測到?jīng)_突信號，停止數(shù)據(jù)發(fā)送。處理執(zhí)行退避算法，避免再次發(fā)生沖突。退避算法1隨機(jī)等待節(jié)點(diǎn)隨機(jī)選擇一個(gè)等待時(shí)間。2指數(shù)回退沖突次數(shù)增加，等待時(shí)間呈指數(shù)增長。3最大等待時(shí)間超過最大等待時(shí)間，放棄發(fā)送。退避算法示例網(wǎng)卡硬件的研究接口連接物理網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)，接收和發(fā)送數(shù)據(jù)。芯片處理數(shù)據(jù)幀的封裝、校驗(yàn)和傳輸。存儲器緩存數(shù)據(jù)幀，提高數(shù)據(jù)傳輸效率。網(wǎng)卡發(fā)送幀的過程1接收數(shù)據(jù)從上層協(xié)議接收數(shù)據(jù)幀。2封裝添加MAC地址、校驗(yàn)碼等信息，封裝成數(shù)據(jù)包。3發(fā)送通過物理層將數(shù)據(jù)包發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)卡接收幀的過程1接收數(shù)據(jù)通過物理層接收數(shù)據(jù)包。2解封裝提取MAC地址、校驗(yàn)碼等信息，解封裝成數(shù)據(jù)幀。3校驗(yàn)校驗(yàn)數(shù)據(jù)幀的完整性和正確性。4傳遞將數(shù)據(jù)幀傳遞到上層協(xié)議。CSMA/CA載波偵聽多路訪問/沖突避免特點(diǎn)適用于無線網(wǎng)絡(luò)，避免沖突發(fā)生。應(yīng)用WiFi網(wǎng)絡(luò)、藍(lán)牙等。CSMA/CA工作原理1監(jiān)聽節(jié)點(diǎn)監(jiān)聽網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)是否空閑。2發(fā)送請求發(fā)送RTS請求，通知其他節(jié)點(diǎn)將要發(fā)送數(shù)據(jù)。3確認(rèn)接收節(jié)點(diǎn)回復(fù)CTS確認(rèn)，表示已準(zhǔn)備好接收數(shù)據(jù)。4發(fā)送數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)開始發(fā)送數(shù)據(jù)。幀結(jié)構(gòu)幀起始符標(biāo)識幀的開始，用于識別幀的邊界。目的MAC地址接收方的物理地址，用于將幀發(fā)送到指定設(shè)備。源MAC地址發(fā)送方的物理地址，用于識別數(shù)據(jù)幀的發(fā)送者。幀校驗(yàn)序列用于驗(yàn)證數(shù)據(jù)幀的完整性和正確性。預(yù)防碰撞的機(jī)制信號檢測監(jiān)聽網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)是否存在信號，避免發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)發(fā)生沖突?？臻e時(shí)間檢測檢測網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)是否空閑，確保發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)不會出現(xiàn)沖突。后退時(shí)間計(jì)算出現(xiàn)沖突時(shí)，節(jié)點(diǎn)會隨機(jī)選擇一個(gè)等待時(shí)間，避免再次發(fā)生沖突。信號檢測原理節(jié)點(diǎn)監(jiān)聽網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)是否存在信號。作用避免發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)發(fā)生沖突?？臻e時(shí)間檢測原理檢測網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)是否空閑。作用確保發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)不會出現(xiàn)沖突。后退時(shí)間計(jì)算1指數(shù)回退沖突次數(shù)增加，等待時(shí)間呈指數(shù)增長。2隨機(jī)等待節(jié)點(diǎn)隨機(jī)選擇一個(gè)等待時(shí)間，避免再次發(fā)生沖突。3最大等待時(shí)間超過最大等待時(shí)間，放棄發(fā)送。RTS/CTS機(jī)制RTS請求節(jié)點(diǎn)發(fā)送請求，通知其他節(jié)點(diǎn)將要發(fā)送數(shù)據(jù)。CTS確認(rèn)接收節(jié)點(diǎn)回復(fù)確認(rèn)，表示已準(zhǔn)備好接收數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)傳輸節(jié)點(diǎn)開始發(fā)送數(shù)據(jù)。點(diǎn)協(xié)調(diào)功能功能協(xié)調(diào)無線網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的訪問權(quán)限，避免沖突發(fā)生。應(yīng)用無線局域網(wǎng)（WLAN）中廣泛應(yīng)用。電力節(jié)省模式原理當(dāng)節(jié)點(diǎn)處于空閑狀態(tài)時(shí)，降低功耗，延長電池壽命。機(jī)制節(jié)點(diǎn)定期發(fā)送廣播消息，以保持網(wǎng)絡(luò)連接。頻道接入控制的特點(diǎn)1隨機(jī)訪問2沖突檢測/避免3公平性4效率頻道接入控制的應(yīng)用無線局域網(wǎng)使用CSMA/CA協(xié)議，確保節(jié)點(diǎn)之間