局域網(wǎng)與城域網(wǎng)實驗報告(1)(已修改)
2025-08-17 09:10 本頁面
【正文】 電 子 科 技 大 學(xué)實 驗 報 告課程名稱： 局域網(wǎng)與城域網(wǎng)學(xué) 號 學(xué)生姓名： 通信與信息工程學(xué)院實驗項目1：CSMA和CSMA/CD協(xié)議模擬實驗一、 實驗?zāi)康耐ㄟ^對CSMA、CSMA/CD協(xié)議的模擬測試，分析并比較這兩個協(xié)議的性能。加深對CSMA、CSMA/CD協(xié)議的理解。二、 實驗內(nèi)容a. 各協(xié)議的“信道負(fù)載——信道效率”測試b. 各協(xié)議的“信道負(fù)載——成功概率”測試c. 各協(xié)議運行相同時間時，發(fā)送幀數(shù)與成功幀數(shù)測試三、 實驗器材 PC機1臺，協(xié)議模擬程序四、 實驗原理CSMA、CSMA/CD協(xié)議是以ALOHA為基礎(chǔ)發(fā)展起來的MAC訪問控制協(xié)議。CSMA的基本思想：對ALOHA系統(tǒng)發(fā)送時“不偵聽信道”進(jìn)行改進(jìn)。要求站點發(fā)送前先監(jiān)聽信道，若信道閑，可以啟動傳輸，若信道忙，則必須等待，以避免沖突。等待時間由退避算法決定。常用的退避算法有三種：非堅持（0堅持）、1堅持、P堅持。0堅持CSMA：① 若信道閑，立即發(fā)送② 若信道忙，則不再監(jiān)聽信道，而是等待一個隨機時間后再按①進(jìn)行。0堅持CSM優(yōu)點是降低了沖突概率，重負(fù)載時，吞吐率較高；缺點是輕負(fù)載時，信道上有較多空閑時間，效率低。1堅持CSMA：① 若信道閑，立即發(fā)送② 若信道忙，則繼續(xù)監(jiān)聽至信道閑，并立即發(fā)送。1堅持CSMA優(yōu)點是輕負(fù)載時，能有效減少信道的空閑時間，提高傳輸效率；缺點是發(fā)生再次沖突的可能性大，重負(fù)載時沖突嚴(yán)重，極限時吞吐量趨于0。P堅持：① 若信道閑，立即啟動發(fā)送② 若信道忙，則一直監(jiān)聽直到信道閑，以概率P立即發(fā)送 ，以概率（1P）不發(fā)送，并等待一個隨機時間后再按①進(jìn)行。P值的選取不能太大。若P太大，使np＞1，表示沖突后有多個站試圖發(fā)送，會重復(fù)沖突，故一般選np ＜ 1。當(dāng)然p也不能太小，若p太小，則站點延遲大。對于負(fù)載未知的網(wǎng)絡(luò)，p值應(yīng)適當(dāng)選取，對于固定的p值，網(wǎng)絡(luò)的性能會隨站點數(shù)量n而變化。P堅持的優(yōu)點是可根據(jù)不同的負(fù)載選取不同的P值，最大程度的提高信道利用率和提高吞吐率；缺點是選取一個合適的P值是一件困難的事情。CSMA/CD的基本思想：對CSMA再作改進(jìn)。因為基本的CSMA與ALOHA和Slotted ALOHA相比，雖然通過發(fā)送前偵聽信道，能一定程度減少沖突的可能性，但仍然存在以下問題：即站點一旦發(fā)送一幀，就必須將一幀發(fā)送完，即使沖突已經(jīng)產(chǎn)生。而一旦發(fā)生沖突后，繼續(xù)發(fā)送的將是無用信號，會造成信道資源的浪費，同時降低網(wǎng)絡(luò)的吞吐率。因此，在CSMA的基礎(chǔ)上，CSMA/CD增加站點沖突檢測的能力。站點不僅發(fā)送數(shù)據(jù)前要先偵聽信道，開始發(fā)送后還要一邊發(fā)送數(shù)據(jù)，一邊檢測信道。一旦檢測到?jīng)_突，不必等一幀傳完就立即停止受損幀的傳輸，盡早釋放信道，避免資源的浪費。同時，向總線上發(fā)一串阻塞信號（沖突碼），通知各站沖突已發(fā)生，以提高信道利用率。如果傳輸過程中檢測到信道無沖突發(fā)生，則傳輸成功。CSMA/CD的優(yōu)點是能及時檢測到?jīng)_突，停止發(fā)送，減少沖突可能性，同時也能提高信道利用率。五、 實驗步驟實驗前準(zhǔn)備① 安裝并啟動模擬程序：執(zhí)行文件，直接復(fù)制到PC機里，然后啟動。② 熟悉程序界面：運行程序，出現(xiàn)圖中界面，說明如下：控制仿真運行暫停停止運行參數(shù)配置顏色配置參數(shù)配置節(jié)點數(shù)：信道負(fù)載（%）：協(xié)議：堅持概率（%）：幀類型：快慢信道統(tǒng)計運行時間：空閑時間：通信負(fù)載：空閑率 （%）：負(fù)載率（%）：幀統(tǒng)計發(fā)送總幀數(shù)：成功總幀數(shù)：成功總幀長：發(fā)送成功概率（%）：信道效率（%）：界面說明：參數(shù)配置域：參數(shù)配置按鈕可配置協(xié)議，節(jié)點數(shù)等參數(shù)（右上部參數(shù)會顯示） 顏色配置按鈕可選擇成功幀、沖突幀及背景顏色（中間的運行區(qū)）控制域：配置好參數(shù)后，選擇仿真運行按鈕開始運行，中間暫停按暫停，停止按停止運行。中間區(qū)域：幀運行觀察區(qū)速度控制域：通過移動中間的“移動條”控制幀發(fā)送的快慢信道統(tǒng)計域：運行時間、空閑時間、通信負(fù)載在仿真運行中實時顯示的是折算的比特數(shù)。 負(fù)載率為動態(tài)值，運行穩(wěn)定后趨近于設(shè)置的信道負(fù)載。幀統(tǒng)計域：動態(tài)統(tǒng)計并顯示幀的發(fā)送情況。成功發(fā)送概率 = 成功總幀數(shù)/發(fā)送總幀數(shù)信道效率 = 成功總幀數(shù)/運行時間（折算成比特）實驗操作步驟① 配置：l 點擊“參數(shù)配置”按鈕，選擇 協(xié)議：CSMA(1堅持)，節(jié)點數(shù)：50，信道負(fù)載：5%，幀類型：固定，堅持概率：100% l 點擊“顏色配置”按鈕，根據(jù)自己的喜好選擇成功幀、沖突幀以及背景顏色。也可不選，直接采用默認(rèn)色。l 用鼠標(biāo)拖動“移動條”，將速度調(diào)整到一個合適的位置（通過觀察中間運行區(qū)來改變,為了節(jié)省時間，建議調(diào)到較快的速度）。② 運行：點擊“仿真運行”按鈕開始運行，并觀察幀的運行和統(tǒng)計值。③ 記錄：當(dāng)運行穩(wěn)定且在 “運行時間”為2000比特時，按“運行停止”，記錄表中所列各項參數(shù)（允許2000～2050比特范圍）④ 改變信道負(fù)載分別為10%、20%、30%、50%、70%、100%、150%、200%，其他配置保持不變。在上述每一個設(shè)置的信道負(fù)載時重復(fù)②③步。⑤ 在參數(shù)配置中分別改變協(xié)議為： CSMA()、CSMA(0堅持)、CSMA
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