第10讲 CSMA／CD协议.ppt

《计算机通信网络》 4.4.1 ALOHA 随机接入技术 ALOHA ALOHA协议用于基于地面的无线广播通信系统。 只要一个站点想要传输信息帧，立即发送信息帧。 站点在发送帧后监听一段时间，如果在信息来回传播的最大延迟时间再加上一小段固定的时间内： 如果收到了确认，则传输成功 否则，发送站点等待一段随机的时间后重发信息帧。 如果重传多次仍得不到确认，放弃传输帧 S-ALOHA S-ALOHA对ALOHA协议作了改进： 信道上的时间被分成离散的时间间隔即时槽，其大小相当于帧的传输时间。 每个帧只允许在时槽开始处进行传输 4.4.2 CSMA 在ALOHA和分槽ALOHA协议中，每个站点在发送时不考虑其他站点的情况 在局域网中，帧的传播时间常远小于帧的传输时间 一个站点发送帧后，别的站点马上就可以监听到 载波监听多路访问（CSMA〕也叫做先听先说（LBT） 想要传输的站点首先监听媒体上是否有其他站点在传输（载波监听〕。 如果媒体空闲，则可立即传输。 如果媒体忙，它必须等待 发送站点在发送完后要等待一段时间以等待确认，如果没有收到确认，发送站点认为发生了冲突，就重发该帧。 CSMA的忙等待机制 当媒体忙时，站点有三种坚持策略： 非坚持CSMA： 若媒体空闲就传输；否则，转到第2步。 若媒体忙，等待一段随机的重传延迟时间，重复第1步。 1-坚持CSMA协议： 若媒体空闲就传输；否则，转到第2步。 若媒体忙则继续监听，直到检测到信道空闲然后立即传输。 如果有冲突，则等待一段随机的时间后重复第1步。 P-坚持协议： 若媒体空闲，以概率P传输，以概率(1-P)延迟一个时间单位。 若媒体忙，继续监听直到信道空闲并重复第1步。 若传输延迟了一个时间单位，则重复第1步。 传播时延对载波侦听的影响 由于传播时延的原因，CSMA仍然可能产生冲突 传播时延：从源地点传到目的地所用的时间 传输时延：把数据发送到传输介质上所用的时间 冲突检测的方法有两种 比较法：将发送信号波形与从总线上接收到的信号波形进行比较 编码违例判决法：不发送数据，只检测从总线上接收的信号波形，查看是否符合差分曼彻斯特编码规律 当传输时延大于或等于2倍的最大传播时延时，才可能检测出冲突。 检测冲突所花费的时间 冲突与冲突退避算法 如果检测出冲突，将发送“冲突加强信号”。其目的是确保有足够的冲突持续时间，以使网中所有结点都能检测出冲突存在，废弃冲突帧，减少因冲突浪费的时间，提高信道利用率。冲突加强中发送的阻塞（JAM）信号一般为4字节的任意数据。 冲突时，需要等候一段时间再发送。选择重发时间，就是冲突退避算法研究的对象。 二进制指数退避算法 T = R * A * 2N T : 等待重发的时间 R : 为一随机数 A : 为『争用期』 ( 2倍传输时延 = 2*D / V ) N : 为冲突次数 （ N 受限，有最大值 = 16 ） 10M以太网的碰撞窗口为51.2us，可争用期内可发送64个字节，所以长度小于64字节的帧为无效帧 带冲突检测的 CSMA/CD 如何帧听信道是否空闲？ 由于Ethernet的数据信号是按差分曼彻斯特方法编码，因此如总线上存在电平跳变，则判断为总线忙；否则判断为总线空。 带冲突检测的载波侦听多路访问CSMA/CD －－ 边听边说 CSMA/CD（续） CSMA/CD： 若媒体空闲，传输；否则，转第2步。 若媒体忙，一直监听直到信道空闲然后立即传输。 若在传输中监听到冲突，发出一个短小的人为干扰(jamming)信号（32比特）让所有的站点都知道发生了冲突并停止传输。 32比特的jam的目的是使那些接收到该帧的站点会发现帧的CRC校验码错误，从而会丢弃该帧。 这个被中断的帧被称为发育不全帧（Runt Frame） 32比特的jam只要不是正好等于刚刚遇到冲突而中断的帧的CRC校验码就可以 许多以太网网卡在设计时发送32个1，因为正好等于发育不全帧的合法校验码的概率只有1/2^32。 发完人为干扰信号，等待一段随机的时间，再次试图传输（从第1步开始重复）。 4.4.6 IEEE 802.3标准 IEEE 802.3标准支持多种物理媒体选项：物理层各不相同，但都采用相同的数据链路层协议 10Base5 10Base2 10BaseT 10BROAD36 10BASE－F 10Base5 10Base5是最早的以太网技术采用的媒体选项 通常称为粗缆：使用10毫米直径的50?的同轴电缆 数据速率是10Mbps，采用曼彻斯特编码。 10Base5支持的传输媒体的长度最长为2.5公里 一个网段最长为500米 通过转发器（repeater）来扩展覆盖的范围 转发器用来连接两段电缆，从它连接的电缆上收到的数字信号经过放大后