CSMA/CD協議

標籤：空閑   自己   沒有   資料連結層   可靠   分配   固定   端到端   停止   

廣播通道可以一對多通
區域網路的資料連結層
　　區域網路的特點：網路為一個單位所擁有，且地理範圍和網站數目均有限。
　　如何使區域網路上的眾多主機能夠合理而方便的共用通訊媒體資源？在技術上有兩種方法：
　　?靜態劃分通道：在物理層進行頻分複用、時分複用、碼分複用，這種方法代價較高，不適合區域網路使用。
　　?動態媒體接入控制，又稱為多點接入，通道並非在使用者通訊時固定分配。這種方法又分為兩類
　　?隨機接入：所有串連在區域網路上的使用者可以隨機的發送資訊，但是如果有兩個使用者在同時發送資訊，那麼就會產生碰撞，因此必須要有解決碰撞的協議
　　?受控接入：使用者不能隨機發送資訊，必須服從一定的控制，這種方法使用的較少
　　嚴格的說乙太網路是符合DIXEthernet U2標準的區域網路
　　IEEE 802 委員會把區域網路的資料連結層拆分為兩個子層：
　　?邏輯鏈路控制層：LLC 這一層的 作用在現在已經消失了
　　?媒體接入控制層：MAC
適配器
　　電腦與外界區域網路的串連是通過通訊適配器來完成的，適配器上裝有處理器和儲存空間（RAM/ROM）。適配器中的儲存晶片必須對資料進行緩衝，因為網路上的資料率與電腦匯流排上的資料率並不相同，同時電腦的作業系統中必須安裝適配器的驅動程式，驅動程式的作用是使告訴適配器應該從儲存空間的什麼。位置把多長的資料發送到區域網路，或者應該在儲存空間的什麼位置上把區域網路傳送過來的資料區塊儲存下來。
　　適配器要實現乙太網路協議，適配器包含了資料連結層和物理層的功能，電腦的MAC地址在適配器的ROM中，IP地址在電腦的儲存空間中，適配器在發送和接受各種幀的時候，並不使用電腦的CPU，當適配器收到正確的幀時，它就使用中斷來通知電腦並交付協議棧中的網路層，當電腦要發送IP資料報時，就由協議棧把IP資料報交付給適配器，組裝成幀後發送到區域網路中。

 

 

 

 

CSMA/CD 協議
　　如何在具有廣播特性的匯流排上實現一對一通訊？
　　使每一台電腦的適配器都擁有一個與其他適配器不同的地址，也就是MAC地址。在發送資料時，在幀的首部寫明接收站的地址，廣播中的其他網站收到這個幀時，檢查目的地址是否與自己的MAC地址一致，如果一致則接收該幀，如不一致，就不接收該幀。
　　如何?通訊的便捷？
　　?乙太網路提供的服務是盡最大努力的交付，是不可靠的，在同一時間只允許一台電腦發送資料
　　?乙太網路發送的資料都使用曼徹斯特編碼，方便接收端提取訊號。

協議的要點
　　?多點接入，許多電腦以多點接入的方式串連在一根匯流排上。
　　?載波監聽，在發送資料之前（為了獲得發送權）、發送中都要對通道不停的檢測，看通道上是否還有其他電腦在發送資料。
　　?碰撞檢測，適配器邊發送資料邊檢測通道上的電壓的變化情況，如果電壓的幅度變化超過一定的門限值，通道上就產生了碰撞，一旦產生碰撞，適配器要立即停止發送資料。

　　資料在發送之後仍存在產生碰撞的可能？
　　既然在發送資料之前，已經檢測了通道上沒有電腦在發送資料，即通道為“空閑”狀態，為什麼會會產生碰撞？由於電磁波的傳播速度是有限的，所以存在這種可能性，即兩個主機同時檢測到通道為空白，都想發送資料，此時就會產生髮生碰撞的可能性。
　　電磁波在1km的電纜上的傳播時延約為5us，　　

　　經過分析，一個網站最多經過兩倍的端到端的傳播時延就會知道有沒有發生碰撞，每個網站在自己發生資料的一小段時間內，存在遭遇碰撞的可能性。兩倍的τ（tao）
　　注意：使用CSMA/CD協議時，網站只能進行半雙工通訊，同時要邊發送資料邊檢測通道上是否發生碰撞

在發生碰撞之後如何確定重傳的時機？
　　乙太網路使用截斷二進位指數退避演算法來確定重傳的時機，演算法的描述如下：
　　?基本的退避時間為：2τ，具體為51.2us，對於10mb/s的乙太網路，在51.2us的時間內，可以發送512kbit的資料，即64位元組，
　　?從集合[1,2,...,(2的k次方 -1) ]中隨機選取一個整數，記為 r ，重傳後應退後的時間就是為 r 倍的爭用期，
　　k = min[重傳次數，10]
　　若 k >= 16,則丟棄該幀，乙太網路的最短幀長是64個位元組，發送時間為51.2us,
　　如果乙太網路在爭用期的時間內沒有發生碰撞，那麼 後續發送的資料都不會發生碰撞，一旦發生碰撞，就必然是子在發送的前64位元組之內，由於檢測到衝突，即立即停止發送資料，那麼接收端凡是接收到小於64位元組的幀，都是無效幀，應該丟棄該幀。
強化碰撞
　　當發送資料的網站一旦發生了碰撞，除了立即停止發送資料外，還要繼續發送，32bit或者48bit的人為幹擾訊號，以便讓所有使用者都知道發生了碰撞，乙太網路還規定了幀間最小間隔為9.6us，相當於96bit的時間，這樣做的目的是為了使剛剛接收到資料幀的 網站的接收緩衝來得及清理，做好接收下一幀的準備。

 

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