3.5.1傳輸資料使用的兩種鍊路
點對點鍊路:兩個相鄰節點通過一個鍊路相連,沒有第三者。
應用:PPP協定,常用于廣域網。
廣播式鍊路:所有主機共享通信媒體。
應用:早期的總線以太網、無線區域網路,常用于區域網路。典型拓撲結構:總線型、星型(邏輯總線型)
媒體通路控制
媒體通路控制的内容就是,采取一定的措施,是的兩對節點之間的通信不會發生互相幹擾的情況。
信道劃分媒體通路控制
信道劃分媒體通路控制:将使用媒體的每個裝置與來自同一信道的其它裝置的通信隔離開,把時域和頻域資源合理地配置設定給網絡上的裝置。
頻分多路複用FDM
使用者配置設定到一定的頻帶後,在通信過程中自始至終都占用這個頻帶,頻分複用的所有使用者在同樣的時間占用不同的帶寬(頻率帶寬)資源。
充分利用傳輸媒體帶寬,系統效率較高;由于技術比較成熟,實作也比較容易。
時分多路複用TDM
将時間劃分為一段段等長的時分複用幀(TDM幀)。每一個時分複用的使用者在每一個TDM幀中占用固定序号的時隙,所有使用者輪流占用信道
改進時分複用——統計時分複用STDM
波分多路複用WDM
波分多路複用就是光的頻分多路複用,在一根光纖中傳輸多種不同波長(頻率)的光信号,由于波長(頻率)不同,是以各路光信号互不幹擾,最後再用波長分解複用器将各路波長分解出來。
碼分多路複用CDM
碼分多址(CDMA)是碼分複用的一種方式。
1個比特分為多個碼片/晶片(chip),每一個站點被指定一個唯一的m位的晶片序列。
發送1時站點發送晶片序列,發送0時發送晶片序列反碼(通常把0寫成-1)。
如何不沖突:多個站點同時發送資料的時候,要求各個站點晶片序列互相正交
如何合并:各路資料在信道中被線性相加。
如何分離:合并的資料和源站規格化内積。
純ALOHA協定
純ALOHA協定思想:不監聽信道,不按時間槽發送,随機重發。想發就發
沖突如何檢測?
如果沖突發生,接收方在就會檢測出差錯,然後不予确認,發送方在一定時間内收不到就判斷發生沖突。
沖突如何解決?
逾時後等一随機時間再重傳
時隙ALOHA協定
時隙ALOHA協定的思想:把時間分成若幹個相同的時間片,所有使用者在時間片開始時刻同步接入網絡信道,若發生沖突,則必須等到下一個時間片開始時刻再發送。
關于ALOHA要知道的事
1、純ALOHA比時隙ALOHA吞吐量更低,效率更低。
2、純ALOHA想發就發,時隙ALOHA隻有在時間片段開始時才能發。
CSMA協定
cs:載波偵聽/監聽,每一個站在發送資料之前要檢測一下總線上是否有其他計算機在發送資料。
注:當幾個站同時在總線上發送資料時,總線上的信号電壓擺動值将會增大(互相疊加)。當一個站檢測到的信号電壓擺動值超過一定門限值時,就認為總線上至少有兩個站同時在發送資料
MA:多點接入,表示許多計算機以多點接入的方式連接配接在一根總線上。
1-堅持CSMA
堅持指的是對于監聽信道忙之後的堅持。
1-堅持CSMA思想:如果一個主機要發送消息,那麼它先監聽信道。
空閑直接傳輸,不必等待。
忙則一直監聽,直到空閑馬上傳輸。
如果有沖突(一段時間内未收到肯定回複),則等待一個随機長的時間再監聽,重複上述過程。
優點:隻要媒體空閑,站點就馬上發送,避免了媒體使用率的損失。
缺點:假如有兩個或兩個以上的站點有資料發送,沖突就不可避免。
非堅持CSMA
非堅持指的是對于監聽信道忙之後就不繼續監聽。
非堅持CSMA思想:如果一個主機要發送消息,那麼它先監聽信道。
空閑則直接傳輸,不必等待。
忙則等待一個随機的時間之後再進行監聽。
優點:采用随機的重發延遲時間可以減少沖突發生的可能性。
缺點:可能存在大家都在延遲等待過程中,使得媒體仍可能處于空閑狀态,媒體使用率降低。
p-堅持CSMA
p-堅持指的是對于監聽信道空閑的處理。
p-堅持CSMA思想:如果一個主機要發送消息,那麼它先監聽信道。
空閑則以p機率直接傳輸,不必等待;機率1-p等待到下一個時間槽再傳輸。
忙則等待一個随機的時間之後再進行監聽。
優點:既能像非堅持算法那樣減少沖突,又能像1-堅持算法那樣減少媒體空閑時間的這種方案。
缺點:既能像非堅持算法那樣減少沖突,又能像1-堅持算法那樣減少媒體空閑時間的這種方案
三種CSMA對比總結
CSMA/CD協定
CS:載波偵聽/監聽,在每一個站在發送資料之前以及發送資料時都要檢測一下總線上是否有其他計算機在發送資料。
MA:多點接入,表示許多計算機以多點接入的方式連接配接在一根總線上。總線型網絡
CD:碰撞檢測(沖突檢測),“邊發送邊監聽”,擴充卡邊發送資料邊檢測信道上信号電壓的變化情況,以便判斷自己在發送資料時其他站是否也在發送資料
傳播時延對載波監聽的影響
如何确定碰撞後的重傳時機?
若連續多次發生沖突,就表明可能有較多的站參與征用信道。使用此算法可使重傳需要推遲的平均時間随重傳次數的增大而增大,因而減小發生碰撞的機率,有利于整個系統的穩定。
最小幀長問題
以太網規定最短幀長為64B,凡是長度小于64B的都是由于沖突而異常終止的無效幀
CSMA/CA協定(不是考研重點)
載波監聽多點接入/碰撞避免CSMA/CA
CSMA/CA協定工作原理
發送資料前,先檢測信道是否空閑。
空閑則發出RTS(request to send),RTS包括發射端的位址、接收端的位址、下一份資料将持續發送的時間等資訊;信道忙則等待。
接收端收到RTS後,将響應CTS(clear to send)
發送端收到CTS後,開始發送資料幀(同時預約信道:發送方告知其他站點自己要傳多久資料)。
接收端收到資料幀後,将用CRC來檢驗資料是否正确,正确響應ACK幀
發送方收到ACK就可以進行下一個資料幀的發送,若沒有則一直重傳至規定重發次數為止(采用二進制指數退避算法來确定随機的推遲時間)。
1.預約信道2.ACK幀3.RTS/CTS幀
媒體通路控制
信道劃分媒體通路控制(MAC Multiple Access Control)協定:
基于多路複用技術劃分資源。
網路負載重:共享信道效率高且公平
網絡負載輕:共享信道效率低
随機通路MAC協定:沖突
使用者根據意願随機發送資訊,發送資訊時可獨占信道帶寬。
網絡負載重:産生沖突開銷
網絡負載輕:共享信道效率高,單個結點可利用信道全部帶寬
輪詢通路MAC協定/輪流協定/輪轉通路MAC協定:
既不要産生沖突,又要發送時占全部帶寬。
輪詢協定
令牌傳遞協定
MAC協定總結