IEEE802.3CSMA/CD 协议

分类：1BASE510BASE510BASE210BASE －T10BASE －F

网卡 网卡 网卡

粗缆 细缆

集线器

双绞线

收发器 连接器

插入式分接头

收发器电缆

10BASE5 10BASE2 10BASET

收发器的功能：1 从计算机经收发器电缆得到数据向同轴电缆发送，或反方向传送2 检测在同轴电缆上发生的数据帧的冲突3 在同轴电缆和电缆接口的电子设备之间进行电气隔离4 当收发器或所连接的计算机出故障时，保护同轴电缆不受影响

网卡的功能（现在的网卡一般集成了收发器的功能）：

数据的封装和解封数据的封装和解封，发送时将 LLC 子层交下来的 LLC PDU 加上 MAC子层的首部和尾部，成为 MAC 帧。接收时将 MAC 帧剥去首部和尾部，然后交给 LLC 子层；

链路管理链路管理 主要是 CSMA/CD 协议的实现；

编码和译码编码和译码 即曼砌斯特编码和译码

网卡驱动实现了 LLC 和上层协议（ IP, NetBios,DEC) 的连接

802.3 采用 1- 坚持的 CSMA/CD 。 媒体访问规则

2.IEEE802.3 媒体访问控制

有待发帧

冲突？

载波监听

发送

强化冲突

放弃帧的发送

出口

延迟一个随机时间

冲突检

测

否

是

否

是人为的干扰信号

立即停止发送帧的其余内容，并发阻塞信号 JAM

； 按一定的后退算法计算重发时间延迟； 若重发 16 次仍不成功，则放弃；

发送帧时监听是否发生冲突的那段时间。

冲突窗口

冲突处理

2τ ：最远节点之间的往返传播时间 tCD ：冲突检测所需的时间tJAM ：阻塞信号 JAM 的传送时间

JAM 信号 (“ 冲突加强”信号 )

2τ(+ tCD + tJAM )

例 1 ： 802.3 的操作时序图

A B C D

t0

t1

t2

t3

A 发送

B 、 C 准备

B 监听到信道忙；

C 发送

C 测到冲突，停止发送；

发 JAM 信号A 测到冲突；

A B C D

A B C D

A B C D

基带系统：标准规定如果收发器收到的信号强度高于收发器能发出的最大值，即可断定发生了冲突。

3. 基带 CSMA/CD 和宽带 CSMA/CD

实施载波监听的方式不同

基带系统：数字信号；宽带系统：载波

冲突检测方法不同

宽带系统：将发送和接收数据进行位对位的比较；在有源头端进行碰撞检测

IEEE802.3 MAC 帧结构

DSAP SSAP Control Information

1 1 1~2 N B

Preamble SFD DA SA Length LLC PAD FCS

7 1 2~6 2~6 2 0~1500 0~46 4 B

MAC 帧结构

“10101010”

接收器用来建立位同步

“10101011”

标示一个有效帧的开始

帧校验序列

G(x) = x32+x26+x23+x16+x12+x11+x10+x8+x7+x5+x4+x2+x+1

标识 LLC 数据的字节数

* 注意：帧长不包含帧头 ( 即 Preamble & SFD)

满足最小帧长要求

FCS 的作用范围

DA 目 的 地址

16b

48b

I/G

I/G U/L

15b

46b

I/G ：地址类型标志0 单地址

1 组地址

U/L ：管理权限位0 ：全局管理

1 ：局部管理 SA 源地址

与 DA 长度相同，一般只能是单地址。

以太网（ 2.0版本）帧结构

DSAP SSAP Control Information

1 1 1~2 N B

Preamble DA SA Type LLC FCS

8 6 6 2 46~1500 4

最小帧长 = 64 个字节；最大帧长 = 1518 个字节；

为了识别有效帧 满足冲突检测的时间

802.3 MAC 子层功能及流程

数据封装 ( 发送和接收)

802.3 标准提供了 MAC 子层的两个主要功能：

媒体分配 (避免冲突)

解决争用 ( 处理冲突)

成帧 编址差错检测

媒体访问管理

发送数据 封装 接收数据 拆封

发送媒体访问管理

接收媒体访问管理

发送数据编码 接收数据解码

LLC 子层

物理层信令 (PLS)

面向 LLC 子层

面向 PHL 层

成帧 需要时填 PAD

加地址、长度及校验和 下交该帧

在媒体空时发送帧 处理冲突

发送数据封装

发送媒体访问管理 接收媒体访问管理等待输入的每个比特并按 8bit 一组上传

接收数据拆封

检验帧的目的地址 进行差错检验

是否出错 帧长是否为 8 位的倍数 过滤掉太短的帧

7.常用的媒体规范

传输媒体 信令技术 数据率 最大段长 拓扑

10BASE5

10BASE2

1BASE5

10BASE-T

10BROAD36

同轴电缆 (50) 基带 (M) 10Mbps 500m bus

同轴电缆 (50) 基带 (M) 10Mbps 185m bus

非屏蔽双绞线 基带 (M) 1Mbps 250m bus

屏蔽双绞线 基带 (M) 10Mbps 100m star

同轴电缆 (75) 宽带 (DPSK) 10Mbps 1800m bus

Hub

Hub

光 / 电收发器

光 / 电收发器

光卡

光卡

网卡

网卡

网卡

网卡

10BaseT/ 10BaseF

8. 交换式 802.3

交换机的结构一块高速背板；

背板上的若干个插板；

插板上若干个连接站的连接器；

高 速 背 板

插板

连接器

交换机与集线器连接

高 速 背 板

集线器 集线器 集线器 集线器

交换式集线器与标准集线器的区别

标准集线器

交换式集线器

a b c d e f g h

a b c d e f g h

A 给 g 发一个帧

冲突域