第五章局域网技术（二）局域网的介质访问控制方式（教案）-《计算机网络技术基础》同步教学(上海交通大学出版社)

课题 局域网技术（二）——局域网的介质访问控制方式 课时 2课时（90 min） 教学目标 知识技能目标： （1）理解并掌握CSMA/CD介质访问控制 （2）理解并掌握单令牌环介质访问控制 （3）理解并掌握令牌总线介质访问控制 思政育人目标： 在以立德树人作为教育工作为根本任务的前提下，通过教学不断地提高学生的关键能力，如学习能力、创造能力等，培养学生的创新思维，帮助学生认识到科学技术进步对于人类的积极意义。 教学重难点 教学重点：局域网的介质访问控制方式 教学难点：CSMA/CD介质访问控制 教学方法 问答法、讨论法、讲授法 教学用具 电脑、投影仪、多媒体课件、教材、文旌课堂APP 教学设计 第1节课： 考勤（2 min）→问题导入（5 min）→传授新知（28 min）→课堂互动（13 min） 第2节课：问题导入（5 min）→传授新知（30 min）→课堂互动（5 min）→课堂小结（3 min）→作业布置（2 min） 教学过程 主要教学内容及步骤 设计意图 第一节课 考勤 （2 min） · 【教师】使用文旌课堂APP进行签到 · 【学生】按照老师要求签到 培养学生的组织纪律性，掌握学生的出勤情况 问题导入 （5 min） · 【教师】提出以下问题： 新闻发言人(Press Spokesman )新闻发言人是国家、政党、社会团体任命或指定的专职( 比较小的部门为兼职)新闻发布人员，其职责是在一定时间内就某一重大事件或时事，约见记者或举办新闻发布会、记者招待会，针对有关问题阐述本部门的观点立场，并代表有关部门回答记者的提问。 在局域网在同样也存在这样的“发言人”来避免由于多方发言造成的“冲突”或者瘫痪。那么请同学们思考在局域网中“发言人”是如何解决问题的？带着这个问题，来学习本节课的内容。 · 【学生】聆听、思考 · 【教师】通过学生的回答引入要讲的知识 引导学生主动思考，激发学生的学习兴趣 传授新知 （25 min） · 【教师】要求学生通过文旌课堂APP扫描二维码播放“CSMA/CD工作原理”视频，并讲解新知 CSMA/CD（载波侦听多路访问/冲突检测协议），早期主要是以太网络中数据传输方式，广泛应用于以太网中。 1．CSMA/CD协议的工作原理。 CSMA/CD协议是一种允许冲突的介质随机发送的多路访问控制协议，它的工作原理可以类比多人开会。在会议中，当某个人想发言时，需要先听是否有其他人在发言：如果有，则继续听，等等再说；如果没有，就可以发言。在没有人发言的情况下，可能出现同时有两人或多人发言的情况，这种情况称为冲突。一旦发生冲突，立刻停止发言，继续监听，等过一段时间再发言。如果冲突发生多次仍无法发言，那么暂时放弃发言。 （1）多路访问（MA）。网络中的任意站点都可以发送数据。 （2）载波侦听（CS）。在发送数据前，需要检测信道上是否有其他站点在发送数据。若信道忙（即有站点在发送数据），则继续监听信道，一直等到信道空闲再发送数据。 注意：总线上并没有什么“载波”。因此，“载波监听”就是用电子技术检测总线上有没有其他计算机发送的数据信号。 （3）冲突检测（CD）若网上有两个或两个以上工作站同时发送数据，在总线上就会产生信号的混合，这样哪个工作站都辨别不出真正的数据是什么。这种情况称为数据冲突，又称为碰撞。 ✈【教师】提出问题，课堂互动 思考：检测到冲突后应当如何解决呢？ 如果检测到冲突信号，则立即停止发送，并发送阻塞信号，然后按二进制指数退避算法策略计算等待时间。在等待一个时隙后，再重新监听信道的忙闲和检测冲突信号。 ✈【学生】聆听、思考、回答问题 （4）如果载波侦听和冲突检测过程进行了多次，都没有成功发送数据，则暂时放弃数据发送。 根据以上工作过程，CSMA/CD协议的工作原理可以概括为4点：先听先发，边听边发，冲突停止，后退重传。 2．CSMA/CD协议的优点 原理比较简单，技术上易实现，网络中各工作站处于平等地位，不需集中控制，不提供优先级控制。但在网络负载增大时，发送时间增长，发送效率急剧下降。 3．重要特性 ① 使用 CSMA/CD 协议的以太网不能进行全双工通信而只能进行双向交替通信（半双工通信）。 ② 每个站在发送数据之后的一小段时间内，存在着遭遇碰撞的可能性。 ③ 这种发送的不确定性使整个以太网的平均通信量远小于以太网的最高数据率。 4．采用标准 CSMA/CD的标准为IEEE802．3或者ISO8802/3。 5．二进制指数退避算法 （1）争用期 ① 最先发送数据帧的站，在发送数据帧后至多经过时间 2 （两倍的端到端往返时延）就可知道发送的数据帧是否遭受碰撞。 ② 以太网的端到端往返时延 2 称为争用期，或碰撞窗口。 ③ 经过争用