以太网教程:综述


1、前言
计算机网络分为两类:采用点到点连接的网络和采用广播信道的网络 。在所有广播网络中 , 要害的问题是:当信道的使用产生竞争时 , 如何分配信道的使用权 。用来决定广播信道中信道分配的协议属于数据链路层的子层 , 称作介质访问控制MAC(mediumAccesscontrol)子层 。由于几乎所有的局域网都以多路复用信道作为通信的基础 , 而广域网中除卫星网以外 , 都采用点到点连接 , 所以MAC子层在局域网中尤其重要 。
介质访问子层的中心论题是相互竞争的用户之间如何分配一个单独的广播信道 。其分配方法有静态分配和动态分配两种 。而所有传统的信道静态分配方法均不能有效地处理通信的突发性 , 所以我们必须采用信道动态分配 。在各种多路访问协议中 , 本文只介绍与以太网密切相关的几种载波侦听协议 。
 
2、载波侦听多路访问协议(carriersensemultipleaccessprotocol)
在局域网中 , 站点可以检测到其他站点在干什么 , 从而相应地调整自己的动作 。网络站点侦听载波是否存在(即有无传输)并相应动作的协议 , 被称为载波侦听协议(carriersenseprotocol) 。下面介绍几种带冲突检测的载波侦听多路访问CSMA/CD(carriersensemultipleaccesswithcollisiondetection)协议 。CSMA/CD协议是对ALOHA协议(一种基于地面无线广播通信而创建、适用于无协调关系的多用户竞争单信道使用权的系统)的改进 , 它保证在侦听到信道忙时无新站开始发送;站点检测到冲突就取消传送 , 以太网就是它的一个版本 。
2.1、1-持续CSMA
当一个站点要传送数据时 , 它首先侦听信道 , 看是否有其他站点正在传送 。假如信道正忙 , 它就持续等待直到当它侦听到信道空闲时 , 便将数据送出 。若发生冲突 , 站点就等待一个随机长的时间 , 然后重新开始 。此协议被称为1-持续CSMA , 是因为站点一旦发现信道空闲 , 其发送数据的概率为1 。
2.2、非持续CSMA
在发送之前 , 站点会侦听信道的状态 , 假如没有其他站点在发送 , 它就开始发送 。但假如信道正在使用之中 , 该站点将不再继续侦听信道 , 而是等待一个随机的时间后 , 再重复上述过程 。
2.3、p-持续CSMA
一个站点在发送之前 , 首先侦听信道 , 假如信道空闲 , 便以概率p传送 , 而以概率q=1-p把该次发送推迟到下一时隙 。此过程一直重复 , 直到发送成功或者另外一站开始发送为止 。在后一种情况下 , 该站的动作与发生冲突时一样(即等待一随机时间后重新开始) 。若站点一开始就侦听到信道忙 , 它就等到下一时隙 , 然后开始上述过程 。
3、IEEE802.3
IEEE802标准已被ANSI采用未美国国家标准 , 被NIST采用未政府标准 , 并且被ISO作为国际标准 , 称之为ISO8802 。这些标准在物理层和MAC子层上有所不同 , 但在数据链路层上是兼容的 。
这些标准分成几个部分 。802.1标准对这组标准做了介绍并且定义了接口原语;802.2标准描述了数据链路层的上部 , 它使用了逻辑链路控制LLC(logicallinkcontrol)协议 。802.3到802.5分别描述了3个局域网标准 , 分别是CSMA/CD、令牌总线和令牌环标准 , 每一标准均包括物理层和MAC子层协议 , 下面仅介绍802.3 。
3.1IEEE802.3标准及以太网
IEEE802.3标准适用于1-持续CSMA/CD局域网 。其工作原理是:当站点希望传送时 , 它就等到线路空闲为止 , 否则就立即传输 。假如两个或多个站点同时在空闲的电缆上开始传输 , 它们就会冲突 。于是所有冲突站点终止传送 , 等待一个随机的时间后 , 再重复上述过程 。
已出版的802.3标准与以太网的细微差别是:它描述了运行在各种介质上的从1Mb/s~10Mb/s的1-持续CSMA/CD系统的整个家族 。另外 , 二者的一个头部字段也有所不同(802.3的长度字段用作以太网的分组类型) 。

推荐阅读