2020年秋季學(xué)期計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課件access

1、計(jì)計(jì) 算算 機(jī)機(jī) 網(wǎng)網(wǎng) 絡(luò)絡(luò)第六講第六講劉威第第2章章 開(kāi)始連接開(kāi)始連接 問(wèn)題：連接到網(wǎng)絡(luò)問(wèn)題：連接到網(wǎng)絡(luò) 2.5 可靠傳輸可靠傳輸 2.6 以太網(wǎng)和多路訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)以太網(wǎng)和多路訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò) 多路訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)概述多路訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)概述 802.x標(biāo)準(zhǔn)背景介紹標(biāo)準(zhǔn)背景介紹 2.6.1 以太網(wǎng)物理特性以太網(wǎng)物理特性 2.6.2 以太網(wǎng)訪問(wèn)協(xié)議以太網(wǎng)訪問(wèn)協(xié)議 2.7 無(wú)線無(wú)線 2.8 小結(jié)小結(jié)802.x 標(biāo)準(zhǔn)背景介紹標(biāo)準(zhǔn)背景介紹IEEE,電氣和電子工程師學(xué)會(huì)電氣和電子工程師學(xué)會(huì)(IEEE, I-Triple-E) IEEE 802 標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì) 成立于成立于Aug., 1979, 起初主要集中與局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)研究

2、起初主要集中與局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)研究, 目前已擴(kuò)展到目前已擴(kuò)展到LAN/MAN領(lǐng)域領(lǐng)域802.x 標(biāo)準(zhǔn)背景介紹標(biāo)準(zhǔn)背景介紹 1980s, IEEE 802成立了多個(gè)不同的工作組分別研究不同的局成立了多個(gè)不同的工作組分別研究不同的局域網(wǎng)技術(shù)域網(wǎng)技術(shù): 802.3: 以太網(wǎng)以太網(wǎng), DIX (DEC, Intel, Xerox) 802.4: 令牌總線網(wǎng)令牌總線網(wǎng), GM 802.5: 令牌環(huán)形網(wǎng)令牌環(huán)形網(wǎng), IBM IEEE 802將數(shù)據(jù)鏈路層功能劃分為兩個(gè)子層將數(shù)據(jù)鏈路層功能劃分為兩個(gè)子層 LLC (Logical Link Control, 邏輯鏈路控制邏輯鏈路控制) 子層子層 MAC (Media

3、 Access Control, 介質(zhì)訪問(wèn)控制介質(zhì)訪問(wèn)控制) 子層子層第第2章章 開(kāi)始連接開(kāi)始連接 問(wèn)題：連接到網(wǎng)絡(luò)問(wèn)題：連接到網(wǎng)絡(luò) 2.5 可靠傳輸可靠傳輸 2.6 以太網(wǎng)和多路訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)以太網(wǎng)和多路訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò) 多路訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)概述多路訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)概述 2.6.1 以太網(wǎng)物理特性以太網(wǎng)物理特性 2.6.2 以太網(wǎng)訪問(wèn)協(xié)議以太網(wǎng)訪問(wèn)協(xié)議 2.7 無(wú)線無(wú)線 2.8 小結(jié)小結(jié)2.6.1 物理屬性物理屬性 Ether = ? 以太是希臘語(yǔ)，原意為上層的空氣，指在天上的神所呼吸的空氣以太是希臘語(yǔ)，原意為上層的空氣，指在天上的神所呼吸的空氣 物理：以太物理：以太 占據(jù)天體空間的物質(zhì)。占據(jù)天體空間的物質(zhì)。 Ether

4、 in EtherNet 用于描述共享媒質(zhì)的某些共同特征用于描述共享媒質(zhì)的某些共同特征1973 年Bob Metcalfe提出的Ethernet 的草案物理屬性物理屬性 早期早期Ethernet的設(shè)計(jì)采用總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)采用總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 電纜總長(zhǎng)度不超過(guò)500米最多4個(gè)中繼器覆蓋范圍不超過(guò)2500米一個(gè)以太網(wǎng)中最多容納1024臺(tái)主機(jī)實(shí)現(xiàn)MAC協(xié)議檢測(cè)信道是否空閑, 收發(fā)信號(hào)物理屬性物理屬性 收發(fā)器和傳輸媒質(zhì)收發(fā)器和傳輸媒質(zhì) 10Base5 (粗纜粗纜) 10Base2 (細(xì)纜細(xì)纜) 10BaseT/100BaseT ( T:5類(lèi)類(lèi)雙絞線雙絞線)總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu): T接頭連接接頭連接星

5、型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu): : 集線器連接集線器連接 現(xiàn)行的現(xiàn)行的Ethernet, 常采用星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)常采用星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中: 所有節(jié)點(diǎn)在同一個(gè)沖突域內(nèi)所有節(jié)點(diǎn)在同一個(gè)沖突域內(nèi), 相互之間相互之間可能產(chǎn)生沖突可能產(chǎn)生沖突 基于集線器基于集線器(Hub)連接的星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，所有節(jié)點(diǎn)在一連接的星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，所有節(jié)點(diǎn)在一個(gè)沖突域內(nèi)，個(gè)沖突域內(nèi)， 相互之間仍然可能產(chǎn)生沖突相互之間仍然可能產(chǎn)生沖突HubHub通過(guò)集線器和雙絞線連接星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu): : 集線器集線器/ /交換設(shè)備交換設(shè)備Ethernet Hub總線型細(xì)纜Ethernet基于集線器連接星型拓?fù)銭t

6、hernet總線型細(xì)纜Ethernet基于集線器連接星型拓?fù)銭thernet以太網(wǎng)以太網(wǎng) (10Base2, 10Base5)粗纜粗纜/細(xì)纜細(xì)纜 + T型連接頭型連接頭總線拓?fù)淇偩€拓?fù)?Bus topology共享介質(zhì)共享介質(zhì) Shared media, 共享共享10 Mbps以太網(wǎng)以太網(wǎng) (10BaseT)雙絞線雙絞線 + 集線器集線器星型拓?fù)湫切屯負(fù)?Star topology采用集線器時(shí)，共享介質(zhì)采用集線器時(shí)，共享介質(zhì) Shared media, 共享共享10Mbps第第2章章 開(kāi)始連接開(kāi)始連接 問(wèn)題：連接到網(wǎng)絡(luò)問(wèn)題：連接到網(wǎng)絡(luò) 2.5 可靠傳輸可靠傳輸 2.6 以太網(wǎng)和多路訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)以太

7、網(wǎng)和多路訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò) 多路訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)概述多路訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)概述 2.6.1 以太網(wǎng)物理特性以太網(wǎng)物理特性 2.6.2 以太網(wǎng)訪問(wèn)協(xié)議以太網(wǎng)訪問(wèn)協(xié)議 2.7 無(wú)線無(wú)線 2.8 小結(jié)小結(jié)2.6.2 介質(zhì)訪問(wèn)控制協(xié)議介質(zhì)訪問(wèn)控制協(xié)議 幀定界幀定界 面向比特面向比特, 數(shù)據(jù)字段大小為數(shù)據(jù)字段大小為46 1500字節(jié)字節(jié) 前導(dǎo)碼前導(dǎo)碼: 同步同步, 7個(gè)連續(xù)的個(gè)連續(xù)的 10101010位串位串, 后續(xù)后續(xù)1個(gè)個(gè) 10101011位串位串 尋址尋址: 目的地址和源地址目的地址和源地址, 占占48 比特比特 差錯(cuò)檢測(cè)差錯(cuò)檢測(cè) CRC: 接收方檢測(cè)接收方檢測(cè) 如果檢測(cè)出錯(cuò)誤如果檢測(cè)出錯(cuò)誤, , 丟棄數(shù)據(jù)幀丟棄數(shù)據(jù)幀Des

8、taddr644832CRCPreambleSrcaddrTypeBody1648幀定界和差錯(cuò)檢測(cè)幀定界和差錯(cuò)檢測(cè): 介質(zhì)訪問(wèn)控制協(xié)議介質(zhì)訪問(wèn)控制協(xié)議 MAC地址，又稱(chēng)物理地址地址，又稱(chēng)物理地址 為每一個(gè)網(wǎng)絡(luò)適配器分配一個(gè)全球唯一的為每一個(gè)網(wǎng)絡(luò)適配器分配一個(gè)全球唯一的48比特單播地址比特單播地址 示例示例: 8:0:2B:E4:B1:2 廣播廣播: 全全1 多播多播: 第一個(gè)比特為第一個(gè)比特為 1 地址操作地址操作 網(wǎng)絡(luò)適配器收到所有的數(shù)據(jù)幀網(wǎng)絡(luò)適配器收到所有的數(shù)據(jù)幀, 但僅接收處理目的地址為本機(jī)地址的數(shù)據(jù)幀但僅接收處理目的地址為本機(jī)地址的數(shù)據(jù)幀: 目的地址為本機(jī)的單播地址目的地址為本機(jī)的單播

9、地址 廣播地址廣播地址 多播地址多播地址(要求支持多播要求支持多播)尋址尋址: CSMA/CD算法算法 帶有沖突檢測(cè)的載波監(jiān)聽(tīng)多路訪問(wèn)控制帶有沖突檢測(cè)的載波監(jiān)聽(tīng)多路訪問(wèn)控制 (CSMA/CD) 基本思路基本思路 先聽(tīng)后發(fā)，邊聽(tīng)邊發(fā)，沖突停發(fā)，隨機(jī)重發(fā)先聽(tīng)后發(fā)，邊聽(tīng)邊發(fā)，沖突停發(fā)，隨機(jī)重發(fā) 載波監(jiān)聽(tīng)載波監(jiān)聽(tīng) (1-persistant CSMA) 所有節(jié)點(diǎn)可以區(qū)分信道是否空閑所有節(jié)點(diǎn)可以區(qū)分信道是否空閑 發(fā)送前監(jiān)聽(tīng)信道發(fā)送前監(jiān)聽(tīng)信道, 且不影響現(xiàn)有通信且不影響現(xiàn)有通信 監(jiān)測(cè)是否已有其他人正在發(fā)送數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)是否已有其他人正在發(fā)送數(shù)據(jù) 等待直到對(duì)方發(fā)送完畢等待直到對(duì)方發(fā)送完畢 沖突檢測(cè)沖突檢測(cè) (Co

10、llision Detection, CD) 節(jié)點(diǎn)可以檢測(cè)數(shù)據(jù)幀發(fā)送過(guò)程是否發(fā)生沖突節(jié)點(diǎn)可以檢測(cè)數(shù)據(jù)幀發(fā)送過(guò)程是否發(fā)生沖突 如果其他人同時(shí)開(kāi)始發(fā)送如果其他人同時(shí)開(kāi)始發(fā)送, 則停止發(fā)送行為則停止發(fā)送行為多路訪問(wèn)控制算法多路訪問(wèn)控制算法: CSMA/CD 沖突檢測(cè)沖突檢測(cè)Original CSMA CSMA/CD CSMA/CD 算法算法1. NIC 接收來(lái)自于網(wǎng)絡(luò)層的數(shù)據(jù)接收來(lái)自于網(wǎng)絡(luò)層的數(shù)據(jù), 構(gòu)造數(shù)據(jù)幀構(gòu)造數(shù)據(jù)幀2. 監(jiān)聽(tīng)信道監(jiān)聽(tīng)信道(1-persistant CSMA)：如果發(fā)現(xiàn)信道空閑：如果發(fā)現(xiàn)信道空閑, 則開(kāi)始發(fā)送數(shù)據(jù)幀則開(kāi)始發(fā)送數(shù)據(jù)幀. 如果信如果信道忙道忙, 則等待直到信道空閑再發(fā)

11、送數(shù)據(jù)幀則等待直到信道空閑再發(fā)送數(shù)據(jù)幀3. 如果整個(gè)數(shù)據(jù)幀的發(fā)送過(guò)程未檢測(cè)到其他數(shù)據(jù)發(fā)送過(guò)程如果整個(gè)數(shù)據(jù)幀的發(fā)送過(guò)程未檢測(cè)到其他數(shù)據(jù)發(fā)送過(guò)程, 則完成數(shù)據(jù)幀的發(fā)送則完成數(shù)據(jù)幀的發(fā)送!4. 沖突檢測(cè)沖突檢測(cè)(Collision Detection)：如果在數(shù)據(jù)幀發(fā)送過(guò)程中監(jiān)測(cè)到其他數(shù)據(jù)發(fā)送：如果在數(shù)據(jù)幀發(fā)送過(guò)程中監(jiān)測(cè)到其他數(shù)據(jù)發(fā)送過(guò)程過(guò)程, 則退出并發(fā)送則退出并發(fā)送48bit擁塞信號(hào)通知所有其他節(jié)點(diǎn)沖突的發(fā)生擁塞信號(hào)通知所有其他節(jié)點(diǎn)沖突的發(fā)生5. 沖突恢復(fù)沖突恢復(fù)(Collision Recovery)：退出數(shù)據(jù)幀發(fā)送后：退出數(shù)據(jù)幀發(fā)送后, NIC執(zhí)行執(zhí)行二進(jìn)制指數(shù)退避算二進(jìn)制指數(shù)退避算法法:

12、發(fā)生第發(fā)生第m次沖突后次沖突后, NIC 從中從中0,1,2,2m-1隨機(jī)選擇隨機(jī)選擇K. NIC 等待等待K512比特時(shí)比特時(shí)延后延后, 重新執(zhí)行第重新執(zhí)行第2步步采用嘗試重傳來(lái)估計(jì)當(dāng)前的負(fù)載采用嘗試重傳來(lái)估計(jì)當(dāng)前的負(fù)載 第一次沖突第一次沖突: 從從0,1中選擇中選擇K; 等待時(shí)延為等待時(shí)延為K*512比特傳輸時(shí)延比特傳輸時(shí)延 第二次沖突第二次沖突:從從0,1,2,3中選擇中選擇K 第十次沖突第十次沖突:從從0,1,2,3,4,1023中選擇中選擇KCSMA/CD 沖突恢復(fù)沖突恢復(fù)STA1和STA3有一個(gè)數(shù)據(jù)幀待發(fā)送, STA2有兩個(gè)待發(fā)送數(shù)據(jù)幀假設(shè)所有數(shù)據(jù)幀長(zhǎng)度相同第一次沖突各站點(diǎn)的退避值

13、 : STA1 = 1; STA2 = 0; STA3=0第二次沖突各站點(diǎn)的退避值: STA1 = 1; STA2 = 0; STA3=2第三次沖突各站點(diǎn)的退避值: STA1 = 3; STA2 = 1; STA3=3觀察退避窗口的大小 (CW)變化STA 1STA 2STA 3PreviousframeSTA2, 1st frameTime01 0001 02 1 01303CWSTA1= 2CWSTA2= 0CWSTA1= 8CWSTA3= 2CWSTA3= 4STA2, 2nd frameSTA3, 1st frame221 01 062 1504 3CWSTA1= 16CWSTA3=

14、162 1 0STA1, 1st frameCWSTA1= 4CWSTA3= 8Collision (aborttransmission)Jam signalKey:Backoff slotCWSTA2= 0CWSTA3= 0CWSTA2= 2CWSTA2= 4CWSTA2= 2STA 1STA 2STA 3PreviousframeSTA2, 1st frameTimeTime01 0001 02 1 01303CWSTA1= 2CWSTA2= 0CWSTA1= 8CWSTA3= 2CWSTA3= 4STA2, 2nd frameSTA3, 1st frame221 01 062 1504

15、3CWSTA1= 16CWSTA3= 162 1 0STA1, 1st frameCWSTA1= 4CWSTA3= 8Collision (aborttransmission)Jam signalKey:Backoff slotCollision (aborttransmission)Jam signalKey:Backoff slotCWSTA2= 0CWSTA3= 0CWSTA2= 2CWSTA2= 4CWSTA2= 2802.3 MAC 爭(zhēng)用期爭(zhēng)用期 與與 最小幀長(zhǎng)最小幀長(zhǎng) 802.3 MAC 的沖突檢測(cè)的沖突檢測(cè) 采用采用CSMA/CD的以太網(wǎng)處于半雙工模式，邊聽(tīng)邊發(fā)的以太網(wǎng)處于半雙工

16、模式，邊聽(tīng)邊發(fā) 約定一段固定的時(shí)間（爭(zhēng)用期）內(nèi)沒(méi)有檢測(cè)到?jīng)_突，后續(xù)發(fā)送就約定一段固定的時(shí)間（爭(zhēng)用期）內(nèi)沒(méi)有檢測(cè)到?jīng)_突，后續(xù)發(fā)送就不會(huì)發(fā)生沖突不會(huì)發(fā)生沖突l爭(zhēng)用期爭(zhēng)用期l根據(jù)介質(zhì)傳播特性，以端到端往返時(shí)延設(shè)置根據(jù)介質(zhì)傳播特性，以端到端往返時(shí)延設(shè)置“爭(zhēng)用期爭(zhēng)用期”( (或稱(chēng)沖突窗口、碰撞窗口或稱(chēng)沖突窗口、碰撞窗口) )l802.3 802.3 規(guī)定規(guī)定 51.2us51.2us爭(zhēng)用期，爭(zhēng)用期，10Mbps10Mbps以太網(wǎng)以太網(wǎng)可以發(fā)送可以發(fā)送512bit512bit，即，即64byte64bytel換而言之，如果發(fā)送沖突，就會(huì)在前換而言之，如果發(fā)送沖突，就會(huì)在前64B64B中中l(wèi)最小幀長(zhǎng)最小幀長(zhǎng)

17、(64B)(64B)l站點(diǎn)收到小于最小幀長(zhǎng)的視之為無(wú)效幀而丟棄；站點(diǎn)收到小于最小幀長(zhǎng)的視之為無(wú)效幀而丟棄；待發(fā)送的有效數(shù)據(jù)幀必須大于最小幀長(zhǎng)待發(fā)送的有效數(shù)據(jù)幀必須大于最小幀長(zhǎng)Ethernet的實(shí)際應(yīng)用的實(shí)際應(yīng)用“占主導(dǎo)地位占主導(dǎo)地位”的的有線局域網(wǎng)技術(shù)有線局域網(wǎng)技術(shù): NIC的價(jià)格的價(jià)格: $20 第一個(gè)廣泛使用的局域網(wǎng)技術(shù)第一個(gè)廣泛使用的局域網(wǎng)技術(shù) 通信帶寬通信帶寬: 10 Mbps 10 Gbps 實(shí)際規(guī)模實(shí)際規(guī)模 大部分以太網(wǎng)上連接的主機(jī)數(shù)比大部分以太網(wǎng)上連接的主機(jī)數(shù)比200少少, 遠(yuǎn)小于最大值遠(yuǎn)小于最大值 1024 大部分以太網(wǎng)的覆蓋范圍遠(yuǎn)小于大部分以太網(wǎng)的覆蓋范圍遠(yuǎn)小于2500米米,

18、 往返時(shí)延接近往返時(shí)延接近5 s 而不而不是是51.2 s.成功的原因成功的原因 首先首先, 以太網(wǎng)易于維護(hù)和管理以太網(wǎng)易于維護(hù)和管理, 易于新的節(jié)點(diǎn)加入易于新的節(jié)點(diǎn)加入. 其次其次, 成本低廉成本低廉: 電纜價(jià)格便宜電纜價(jià)格便宜, 已成為每臺(tái)主機(jī)標(biāo)配網(wǎng)絡(luò)適配已成為每臺(tái)主機(jī)標(biāo)配網(wǎng)絡(luò)適配器器第第2章章 開(kāi)始連接開(kāi)始連接 問(wèn)題：連接到網(wǎng)絡(luò)問(wèn)題：連接到網(wǎng)絡(luò) 2.5 可靠傳輸可靠傳輸 2.6 以太網(wǎng)和多路訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)以太網(wǎng)和多路訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò) 2.7 無(wú)線無(wú)線 2.7.1 802.11/WiFi 2.7.2 802.15藍(lán)牙藍(lán)牙 2.7.3 蜂窩電話技術(shù)蜂窩電話技術(shù) 2.8 小結(jié)小結(jié)無(wú)線鏈路特性無(wú)線鏈路特性 無(wú)

19、線鏈路與有線鏈路的區(qū)別：無(wú)線鏈路與有線鏈路的區(qū)別： 信號(hào)強(qiáng)度遞減信號(hào)強(qiáng)度遞減: 電磁波在穿越物體時(shí)強(qiáng)度將減弱電磁波在穿越物體時(shí)強(qiáng)度將減弱 (路徑損耗路徑損耗) 存在來(lái)自于其他信號(hào)源的干擾存在來(lái)自于其他信號(hào)源的干擾: 其他設(shè)備（如手機(jī)）也使用其他設(shè)備（如手機(jī)）也使用同一個(gè)無(wú)線頻段同一個(gè)無(wú)線頻段(如如2.4 GHz)發(fā)送信號(hào)；環(huán)境中其他設(shè)備（如發(fā)送信號(hào)；環(huán)境中其他設(shè)備（如電動(dòng)機(jī)）也能形成干擾電動(dòng)機(jī)）也能形成干擾 多徑傳播多徑傳播: 電磁波的一部分受物體和地面反射，在不同的時(shí)電磁波的一部分受物體和地面反射，在不同的時(shí)間到達(dá)接收端間到達(dá)接收端 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)特性無(wú)線網(wǎng)絡(luò)特性 隱藏終端問(wèn)題隱藏終端問(wèn)題ABCl

20、物理遮擋：lB, A能互相監(jiān)測(cè)到對(duì)方lB, C能互相監(jiān)測(cè)到對(duì)方lA, C之間不能互相監(jiān)測(cè)到對(duì)方l這意味著A,C不確定它們的傳輸會(huì)不會(huì)在目的地B發(fā)生干擾ABCA的信號(hào)強(qiáng)度空間C的信號(hào)強(qiáng)度l信號(hào)衰減：lB, A能互相監(jiān)測(cè)到對(duì)方lB, C能互相監(jiān)測(cè)到對(duì)方lA, C不能監(jiān)測(cè)到對(duì)方與自己的傳輸是否在目的地B形成干擾隱藏終端和暴露終端問(wèn)題隱藏終端和暴露終端問(wèn)題 C B A暴露發(fā)送終端：在發(fā)送節(jié)點(diǎn)范圍內(nèi)，暴露發(fā)送終端：在發(fā)送節(jié)點(diǎn)范圍內(nèi)，而在接收節(jié)點(diǎn)范圍外的節(jié)點(diǎn)。而在接收節(jié)點(diǎn)范圍外的節(jié)點(diǎn)。例如：A 和 D 無(wú)法監(jiān)聽(tīng)到對(duì)方，互為暴露終端節(jié)點(diǎn)。B向A、C向D同時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)，這兩個(gè)會(huì)話因?yàn)锽和C相互干擾而不能并發(fā)通信

21、。 C B A D隱藏發(fā)送終端：在接收節(jié)點(diǎn)范圍內(nèi)，隱藏發(fā)送終端：在接收節(jié)點(diǎn)范圍內(nèi)，而在發(fā)送節(jié)點(diǎn)范圍外的節(jié)點(diǎn)。而在發(fā)送節(jié)點(diǎn)范圍外的節(jié)點(diǎn)。例如：A 和 C 無(wú)法監(jiān)聽(tīng)到對(duì)方，互為隱藏終端節(jié)點(diǎn)。它們同時(shí)向B發(fā)送數(shù)據(jù)，在B處造成數(shù)據(jù)幀沖突CA: 沖突避免沖突避免, 而不是檢測(cè)而不是檢測(cè) 有線以太網(wǎng)的沖突檢測(cè)有線以太網(wǎng)的沖突檢測(cè)CSMA/CD 站點(diǎn)在傳輸過(guò)程中監(jiān)聽(tīng)信道站點(diǎn)在傳輸過(guò)程中監(jiān)聽(tīng)信道 如果存在其他站點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)則檢測(cè)到?jīng)_突發(fā)生如果存在其他站點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)則檢測(cè)到?jīng)_突發(fā)生 終止當(dāng)前數(shù)據(jù)發(fā)送過(guò)程并嘗試重傳終止當(dāng)前數(shù)據(jù)發(fā)送過(guò)程并嘗試重傳 CSMA/CD 在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的問(wèn)題在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的問(wèn)題 問(wèn)題問(wèn)題 #1:

22、無(wú)法檢測(cè)所有的沖突無(wú)法檢測(cè)所有的沖突 隱藏終端問(wèn)題隱藏終端問(wèn)題 信道衰落信道衰落 問(wèn)題問(wèn)題 #2: 難以同時(shí)收發(fā)難以同時(shí)收發(fā) 接收信號(hào)強(qiáng)度明顯弱于發(fā)送信號(hào)強(qiáng)度接收信號(hào)強(qiáng)度明顯弱于發(fā)送信號(hào)強(qiáng)度 硬件限制硬件限制 因此因此, 802.11 采用沖突避免機(jī)制采用沖突避免機(jī)制(Collision Avoidance), 而非沖而非沖突檢測(cè)突檢測(cè)(Collision Detection)基于基于RTS/CTSRTS/CTS的沖突避免的沖突避免 沖突避免沖突避免 Collision Avoidance 又稱(chēng)為虛擬載波偵聽(tīng)又稱(chēng)為虛擬載波偵聽(tīng) Virtual Carrier Sense，即希望通過(guò)，即希望通過(guò)

23、信令協(xié)商達(dá)到實(shí)際載波偵聽(tīng)的效果信令協(xié)商達(dá)到實(shí)際載波偵聽(tīng)的效果 在發(fā)送數(shù)據(jù)幀之前交換控制信息在發(fā)送數(shù)據(jù)幀之前交換控制信息 發(fā)送方發(fā)送方 詢(xún)問(wèn)詢(xún)問(wèn) “Request-to-Send” (RTS), 包括數(shù)據(jù)幀長(zhǎng)度包括數(shù)據(jù)幀長(zhǎng)度 接收方接收方 響應(yīng)響應(yīng) “Clear-to-Send” (CTS) 如果發(fā)送方收到如果發(fā)送方收到 CTS, 則開(kāi)始發(fā)送數(shù)據(jù)則開(kāi)始發(fā)送數(shù)據(jù) (指定長(zhǎng)度指定長(zhǎng)度) 其他節(jié)點(diǎn)收到其他節(jié)點(diǎn)收到 CTS, 則保持指定長(zhǎng)度數(shù)據(jù)幀發(fā)送時(shí)延的空則保持指定長(zhǎng)度數(shù)據(jù)幀發(fā)送時(shí)延的空閑狀態(tài)閑狀態(tài) 如果其他節(jié)點(diǎn)收到如果其他節(jié)點(diǎn)收到 RTS, 則禁止發(fā)送數(shù)據(jù)則禁止發(fā)送數(shù)據(jù)APAB時(shí)間RTS(A)RTS

24、(B)RTS(A)CTS(A)CTS(A)DATA (A)ACK(A)ACK(A)預(yù)約碰撞802.11 局域網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)局域網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)l無(wú)線主機(jī)與基站通信l基站 = 接入點(diǎn) (AP)l基本服務(wù)集 (BSS) 一個(gè)BBS通常包含:l“網(wǎng)絡(luò)名” 通過(guò)SSID識(shí)別l無(wú)線主機(jī)l接入點(diǎn) (AP): 基站l自組織（ad hoc）模式:只有主機(jī)BSS 1BSS 2Internet交換機(jī)或路由器APAPSSID: 服務(wù)集標(biāo)識(shí)802.11 協(xié)議層次協(xié)議層次IEEE802.11b IEEE802.11b是無(wú)線局域網(wǎng)的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)是無(wú)線局域網(wǎng)的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn) 其載波的頻率為其載波的頻率為2.4GHz，傳送速度為，傳送速度為11

25、Mbit/s。在。在2.4-GHz-ISM頻段共有頻段共有14個(gè)頻寬為個(gè)頻寬為22MHz的頻道可供使用。的頻道可供使用。 IEEE802.11b是所有無(wú)線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)中最著名，也是普及是所有無(wú)線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)中最著名，也是普及最廣的標(biāo)準(zhǔn)。它有時(shí)也被錯(cuò)誤地標(biāo)為最廣的標(biāo)準(zhǔn)。它有時(shí)也被錯(cuò)誤地標(biāo)為Wi-Fi。 實(shí)際上實(shí)際上Wi-Fi是無(wú)線局域網(wǎng)聯(lián)盟（是無(wú)線局域網(wǎng)聯(lián)盟（WLANA）的一個(gè)商標(biāo)，該商標(biāo)僅保障）的一個(gè)商標(biāo)，該商標(biāo)僅保障使用該商標(biāo)的商品互相之間可以合作，與標(biāo)準(zhǔn)本身實(shí)際上沒(méi)有關(guān)系。使用該商標(biāo)的商品互相之間可以合作，與標(biāo)準(zhǔn)本身實(shí)際上沒(méi)有關(guān)系。 IEEE802.11b的后繼標(biāo)準(zhǔn)是的后繼標(biāo)準(zhǔn)是IEEE802

26、.11g，其傳送速度為，其傳送速度為54Mbit/s。802.11: 信道與關(guān)聯(lián)信道與關(guān)聯(lián) 802.11b: 2.4GHz-2.485GHz 頻段被分為頻段被分為11個(gè)部分重個(gè)部分重疊的信道疊的信道 AP管理員為管理員為AP選擇工作頻段選擇工作頻段 可能發(fā)生的沖突：相鄰可能發(fā)生的沖突：相鄰AP有可能選擇了相同的頻段。有可能選擇了相同的頻段。802.11: 信道與關(guān)聯(lián)信道與關(guān)聯(lián) 主機(jī)必須與一個(gè)主機(jī)必須與一個(gè)AP關(guān)聯(lián)關(guān)聯(lián) 掃描信道，監(jiān)聽(tīng)信標(biāo)幀（掃描信道，監(jiān)聽(tīng)信標(biāo)幀（beacon frames），每個(gè)信標(biāo)幀包含該），每個(gè)信標(biāo)幀包含該AP的的SSID和和MAC地址地址 選擇一個(gè)選擇一個(gè)AP建立關(guān)聯(lián)建立

27、關(guān)聯(lián) 可能需要認(rèn)證可能需要認(rèn)證 通常使用通常使用DHCP協(xié)議在協(xié)議在AP的子網(wǎng)中獲取的子網(wǎng)中獲取IP Beacon frames from APs Associate request from host Association response from AP802.11 幀結(jié)構(gòu)與編址幀結(jié)構(gòu)與編址802.11 幀結(jié)構(gòu)與編址幀結(jié)構(gòu)與編址FunctionAddr 1 (Receiver)Addr 2(Transmitter)Addr 3Addr 4Intra-BSSDestSourceTo APBSS IDSourceDestFrom APDestBSS IDSourceBridged APsRe

28、ceiverTransmitterDestSourceIEEE 802.11: CSMA/CA 避免碰撞避免碰撞:2個(gè)以上的節(jié)點(diǎn)同時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)個(gè)以上的節(jié)點(diǎn)同時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù) 802.11: CSMA 傳輸數(shù)據(jù)前偵聽(tīng)傳輸數(shù)據(jù)前偵聽(tīng) 不與正在傳輸數(shù)據(jù)的其他節(jié)點(diǎn)碰撞不與正在傳輸數(shù)據(jù)的其他節(jié)點(diǎn)碰撞 802.11: 沒(méi)有碰撞檢測(cè)沒(méi)有碰撞檢測(cè)! 在接收信號(hào)很弱的情況下（衰減）很難接收監(jiān)測(cè)碰撞信號(hào)在接收信號(hào)很弱的情況下（衰減）很難接收監(jiān)測(cè)碰撞信號(hào) 所有碰撞都監(jiān)測(cè)不到的情況：隱藏終端問(wèn)題，衰減問(wèn)題所有碰撞都監(jiān)測(cè)不到的情況：隱藏終端問(wèn)題，衰減問(wèn)題 目標(biāo)目標(biāo): 避免碰撞避免碰撞，帶碰撞避免的載波監(jiān)聽(tīng)多路訪問(wèn)協(xié)議（帶碰撞避免的載波監(jiān)聽(tīng)多路訪問(wèn)協(xié)議（CSMA/CA）ABCABCA的信號(hào)強(qiáng)度空間C的信號(hào)強(qiáng)度IEEE 802.11: CSMA/CA 802.11 發(fā)送端發(fā)送端 如果監(jiān)聽(tīng)到信道空閑如果監(jiān)聽(tīng)到信道空閑 它將在一個(gè)被稱(chēng)作分布式幀間間隔它將在一個(gè)被稱(chēng)作分布式幀間間隔（DIFS）的