CSMA/CD

Существуют два типа сетевых каналов: двухточечные и широковещательные. Двухточечная линия связи состоит из передатчика на одном конце линии и приемника на другом конце. Широковещательный канал, может иметь несколько передающих и принимающих узлов, присоединенных к одному и тому же совместно используемому широковещательному каналу.

Примерами применения широковещательной технологии канального уровня являются Ethernet-сети и беспроводные локальные сети.

Обмен данными в этих сетях управляется наборами правил, составляющих протоколы коллективного доступа.

Поскольку передавать кадры могут все узлы, возможна ситуация, когда одновременно начнут передачу несколько узлов. Когда такое происходит, каждый из узлов одновременно получает несколько кадров, то есть на принимающих узла имеет место коллизия переданных кадров. Как правило, в случае коллизии принимающие узлы не могут корректно обрабатывать принятые кадры, так как сигналы таких кадров накладываются друг на друга.

Созданы десятки протоколов коллективного доступа. На практике любой из этих протоколов мы можем отнести к одной из трех категорий: протоколы разделения канала, протоколы произвольного доступа и протоколы последовательного доступа.

В идеальном случае протокол коллективного доступа для широковещательного канала со скоростью передачи данных R бит/с должен обладать следующими характеристиками:

  • Когда данные для передачи есть только у одного узла, этот узел обладает пропускной способностью в R бит/с.
  • Когда данные для передачи есть у M узлов, каждый из этих узлов обладает пропускной способностью в R/M бит/с. Это не означает, что каждый из М узлов в каждый момент времени может передавать данные со скоростью R/M бит/с, - это средняя скорость передачи данных каждого из узлов.
  • Протокол является децентрализованным, то есть не существует управляющих узлов, выход из строя которых может остановить работу всей сети.
  • Протокол прост и дешев в реализации.

В сетях Ethernet используется метод доступа к среде передачи данных, называемый методом коллективного доступа с опознаванием несущей и обнаружением коллизий (carrier-sense-multiply-access with collision detection, CSMA/CD).

Компьютер в сети Ethernet может передавать данные по сети, только если сеть свободна, то есть если никакой другой компьютер в данный момент не занимается обменом. Поэтому важной частью технологии Ethernet является процедура определения доступности среды.

После того как компьютер убедился, что сеть свободна, он начинает передачу, при этом "захватывает" среду. Время монопольного использования разделяемой среды одним узлом ограничивается временем передачи одного кадра.

Кадр имеет фиксированный формат и наряду с полем данных содержит различную служебную информацию, например адрес получателя и адрес отправителя.

Возможна ситуация, когда две станции одновременно пытаются передать кадр данных по общему кабелю. Для уменьшения вероятности этой ситуации непосредственно перед отправкой кадра передающая станция слушает кабель (то есть принимает и анализирует возникающие на нем электрические сигналы), чтобы обнаружить, не передается ли уже по кабелю кадр данных от другой станции. Если опознается несущая (carrier-sense, CS), то станция откладывает передачу своего кадра до окончания чужой передачи, и только потом пытается вновь его передать.

Чтобы корректно обработать коллизию, все станции одновременно наблюдают за возникающими на кабеле сигналами. Если передаваемые и наблюдаемые сигналы отличаются, то фиксируется обнаружение коллизии (collision detection, CD).

После обнаружения коллизии передающая станция обязана прекратить передачу и ожидать в течение короткого случайного интервала времени, а затем может снова сделать попытку передачи кадра.

Вложения:
Скачать этот файл (CSMA-v1.pps)Методы доступа CSMA[Презентация]1570 kB