【文章內(nèi)容簡介】 CD協(xié)議 ? “碰撞檢測 ” 就是計算機邊發(fā)送數(shù)據(jù)邊檢測信道上的 信號電壓 的變化情況，以判斷自己在發(fā)送數(shù)據(jù)時其他站是否也在發(fā)送數(shù)據(jù)。 ? 當(dāng)幾個站同時在總線上發(fā)送數(shù)據(jù)時，總線上的信號電壓擺動值將會增大（互相疊加）。 ? 當(dāng)一個站檢測到的信號電壓擺動值超過一定的門限值時，就認為總線上至少有兩個站同時在發(fā)送數(shù)據(jù)，表明產(chǎn)生了碰撞。 ? 所謂“碰撞”就是發(fā)生了沖突。因此“碰撞檢測”也稱為“沖突檢測”。 59 檢測到碰撞后 ? 在發(fā)生碰撞時，總線上傳輸?shù)男盘柈a(chǎn)生了嚴重的失真，無法從中恢復(fù)出有用的信息來。 ? 每一個正在發(fā)送數(shù)據(jù)的站，一旦發(fā)現(xiàn)總線上出現(xiàn)了碰撞，就要立即停止發(fā)送，免得繼續(xù)浪費網(wǎng)絡(luò)資源，然后等待一段隨機時間后再次發(fā)送。 60 CSMA/CD協(xié)議 ? 當(dāng)某個站監(jiān)聽到總線是空閑時，也可能總線并非真正是空閑的。 ? 因為電磁波在總線上的有限傳播速率的影響。 ? A 向 B 發(fā)出的信息，要經(jīng)過一定的時間后才能傳送到 B。 ? B 若在 A 發(fā)送的信息到達 B 之前發(fā)送自己的幀 (因為這時 B 的載波監(jiān)聽檢測不到 A 所發(fā)送的信息 )，則必然要在某個時間和 A 發(fā)送的幀發(fā)生碰撞。 ? 碰撞的結(jié)果是兩個幀都變得無用 。 61 傳播時延對載波監(jiān)聽的影響 1 km A B t 碰撞 t = 2? ? ? A 檢測到發(fā)生碰撞 t = ? ? ? B 發(fā)送數(shù)據(jù) B 檢測到發(fā)生碰撞 t = ? t = 0 單程端到端 傳播時延記為 ? 62 1 km A B t 碰撞 t = ? ? ? B 檢測到信道空閑 發(fā)送數(shù)據(jù) t = ? ? ? / 2 發(fā)生碰撞 t = 2? ? ? A 檢測到發(fā)生碰撞 t = ? ? ? B 發(fā)送數(shù)據(jù) B 檢測到發(fā)生碰撞 t = ? A B A B A B t = 0 A 檢測到 信道空閑 發(fā)送數(shù)據(jù) A B t = 0 t = ? B 檢測到發(fā)生碰撞 停止發(fā)送 STOP t = 2? ? ? A 檢測到 發(fā)生碰撞 STOP A B 單程端到端 傳播時延記為 ? 63 重要特性 ? 使用 CSMA/CD 協(xié)議的以太網(wǎng)不能進行全雙工通信而只能進行雙向交替通信（半雙工通信）。 ? 每個站在發(fā)送數(shù)據(jù)之后的一小段時間內(nèi)，存在著遭遇碰撞的可能性。 ? 這種 發(fā)送的不確定性 使整個以太網(wǎng)的平均通信量遠小于以太網(wǎng)的最高數(shù)據(jù)率。 64 爭用期 ? 最先發(fā)送數(shù)據(jù)幀的站，在發(fā)送數(shù)據(jù)幀后至多經(jīng)過時間 2? （兩倍的端到端往返時延） 就可知道發(fā)送的數(shù)據(jù)幀是否遭受了碰撞 。 ? 以太網(wǎng)的端到端往返時延 2? 稱為 爭用期 ，或 碰撞窗口 。 ? 經(jīng)過爭用期這段時間還沒有檢測到碰撞，才能肯定這次發(fā)送不會發(fā)生碰撞。 65 爭用期的長度 ? 以太網(wǎng)取 ?s 為爭用期的長度。 ? 對于 10 Mb/s 以太網(wǎng)，在爭用期內(nèi)可發(fā)送 512 bit，即 64 字節(jié)。 ? 以太網(wǎng)在發(fā)送數(shù)據(jù)時，若前 64 字節(jié)沒有發(fā)生沖突，則后續(xù)的數(shù)據(jù)就不會發(fā)生沖突。 66 最短有效幀長 ? 如果發(fā)生沖突，就一定是在發(fā)送的前 64 字節(jié)之內(nèi)。 ? 由于一檢測到?jīng)_突就立即中止發(fā)送，這時已經(jīng)發(fā)送出去的數(shù)據(jù)一定小于 64 字節(jié)。 ? 以太網(wǎng)規(guī)定了最短有效幀長為 64 字節(jié)，凡長度小于 64 字節(jié)的幀都是由于沖突而異常中止的 無效幀 。 67 截斷二進制指數(shù)退避算法 (truncated binary exponential type) ? 發(fā)生碰撞的站在停止發(fā)送數(shù)據(jù)后，要推遲（退避）一個 隨機時間 才能再發(fā)送數(shù)據(jù)。 – 確定基本退避時間，一般是取為爭用期 2?。 – 重傳應(yīng)退后的時間就是 r 倍的爭用期， r是從整數(shù)集合[0,1,…, (2 k ?1)]中隨機取出的一個數(shù)。 定義參數(shù) k ， k ? 10，即 k = Min[重傳次數(shù) , 10] (32) – 當(dāng)重傳達 16 次仍不能成功時即丟棄該幀，并向高層報告。 68 截斷二進制指數(shù)退避算法 舉例 ? 如果第一次發(fā)生碰撞： ? n = 1 ? k = MIN[1,10] = 1 ? r = {0, 1} ? 延遲時間 = {0, us} 其中任取一值 69 截斷二進制指數(shù)退避算法 舉例 ? 如果第二次發(fā)生碰撞： ? n = 2 ? k = MIN[2,10] = 2 ? R = {0, 1, 2, 3} ? 延遲時間 = {0, us, us, us} 其中任取一值 70 截斷二進制指數(shù)退避算法 舉例 ? 如果第三次發(fā)生碰撞： ? n = 3 ? k = MIN[3,10] = 3 ? R = {0, 1, 2, 3,4,5,6,7} ? 延遲時間 = {0, us, us, us,256us,} 其中任取一值 71 強化碰撞 ? 當(dāng)發(fā)送數(shù)據(jù)的站一旦發(fā)現(xiàn)發(fā)生了碰撞時： –立即停止發(fā)送數(shù)據(jù)； –再繼續(xù)發(fā)送若干比特的人為干擾信號(jamming signal)，以便讓所有用戶都知道現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)生了碰撞。 72 ? TJ A B TB t ? B 發(fā)送數(shù)據(jù) A 檢測 到?jīng)_突 開始沖突 信 道 占 用 時 間 A 發(fā)送數(shù)據(jù) B 也能夠檢測到?jīng)_突，并立即停止發(fā)送數(shù)據(jù)幀，接著就發(fā)送干擾信號。這里為了簡單起見，只畫出 A 發(fā)送干擾信號的情況。 人為干擾信號 73 幀間最小間隔 ? 幀間最小間隔為 ?s， 相當(dāng)于 96 bit 的發(fā)送時間 。 ? 一個站在檢測到總線開始空閑后 ， 還要等待 ?s 才能再次發(fā)送數(shù)據(jù) 。 ? 這樣做是為了使剛剛收到數(shù)據(jù)幀的站的接收緩存來得及清理 ， 做好接收下一幀的準備 。 74 站點裝配幀并準備發(fā)送 偵聽信道 忙否？ 啟動發(fā)送并檢測沖突 沖突否？ 發(fā)送完成？ 發(fā)送沖突加強信號 沖突次數(shù)增 1 沖突次數(shù) 16？ 計算隨機延遲時間 等待 回退時間 后再次啟動發(fā)送 發(fā)送成功 發(fā)送失敗 Y N Y N N Y Y N 工作原理歸結(jié)： 先聽后發(fā)、邊聽邊發(fā)、沖突停止、隨機延遲后重發(fā) 75 使用集線器的星形拓撲 ? 傳統(tǒng)以太網(wǎng)最初是使用粗同軸電纜，后來演進到使用比較便宜的細同軸電纜，最后發(fā)展為使用更便宜和更靈活的雙絞線。 ? 這種以太網(wǎng)采用星形拓撲，在星形的中心則增加了一種可靠性非常高的設(shè)備，叫做集線器 (hub) 76 使用集線器的雙絞線以太網(wǎng) 集線器 兩對雙絞線 站點 RJ45 插頭 77 使用集線器的星型拓撲 ? 1990年 IEEE制定出星型以太網(wǎng) 10BASET的標準。 ? “ 10” 代表 10 Mbit/s的數(shù)據(jù)傳輸速率 。 ? BASE表示連接線上的信號是基帶信號 。 ? T代表雙絞線 。 ? 10BASEF系列 ， F代表光纖 ，它主要用作集線器之間的遠程連接 。 78 以太網(wǎng)在局域網(wǎng)中的統(tǒng)治地位 ? 10BASET 的通信距離稍短，每個站到集線器的距離不超過 100 m。 ? 這種 10 Mb/s 速率的無屏蔽雙絞線星形網(wǎng)的出現(xiàn)，既降低了成本，又提高了可靠性。 ? 10BASET 雙絞線以太網(wǎng)的出現(xiàn)，是局域網(wǎng)發(fā)展史上的一個非常重要的里程碑，它為以太網(wǎng)在局域網(wǎng)中的統(tǒng)治地位奠定了牢固的基礎(chǔ)。 79 集線器的一些特點 ? 集線器是使用電子器件來模擬實際電纜線的工作，因此整個系統(tǒng)仍然像一個傳統(tǒng)的以太網(wǎng)那樣運行。 使用集線器的以太網(wǎng)在邏輯上仍是一個總線網(wǎng)，各站共享邏輯上的總線，使用的還是 CSMA/CD協(xié)議。 10BASET以太網(wǎng)又稱為星形總線或盒中總線。 ? 集線器很像一個多接口的轉(zhuǎn)發(fā)器，工作在物理層，某個端口收到工作站發(fā)來的比特時，不進行碰撞檢測，只把該比