Що забезпечує CSMA/CD? Як працює CSMA/CD? Надайте його алгоритм
CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection — множественный доступ с контролем несущей и обнаружением коллизий) — технология(802.3) множественного доступа к общей передающей среде в локальной компьютерной сети с контролем коллизий. CSMA/CD относится к децентрализованным случайным (точнее, квазислучайным) методам. Он используется как в обычных сетях типа Ethernet, так и в высокоскоростных сетях (Fast Ethernet, Gigabit Ethernet).
Так же называют сетевой протокол, в котором используется схема CSMA/CD. Протокол CSMA/CD работает на канальном уровне в модели OSI.
Характеристики и области применения этих популярных на практике сетей связаны именно с особенностями используемого метода доступа. CSMA/CD является модификацией «чистого» Carrier Sense Multiple Access (CSMA).
Если во время передачи кадра рабочая станция обнаруживает другой сигнал, занимающий передающую среду, она останавливает передачу, посылает jam signal и ждёт в течение случайного промежутка времени (известного как «backoff delay» и находимого с помощью алгоритма truncated binary exponential backoff), перед тем как снова отправить кадр.
Обнаружение коллизий используется для улучшения производительности CSMA с помощью прерывания передачи сразу после обнаружения коллизии и снижения вероятности второй коллизии во время повторной передачи.
Методы обнаружения коллизий зависят от используемого оборудования, но на электрических шинах, таких как Ethernet, коллизии могут быть обнаружены сравнением передаваемой и получаемой информации. Если она различается, то другая передача накладывается на текущую (возникла коллизия) и передача прерывается немедленно. Посылается jam signal, что вызывает задержку передачи всех передатчиков на произвольный интервал времени, снижая вероятность коллизии во время повторной попытки.
Ethernet является классическим примером протокола CSMA/CD.
1. Станция, собравшаяся передавать, прослушивает среду, и передает, если среда свободна. В противном случае (т.е. если среда занята), переходит к шагу 2. При передаче нескольких кадров подряд станция выдерживает определенную паузу между посылками кадров – межкадровый интервал, причем после каждой такой паузы перед отправкой следующего кадра станция вновь прослушивает среду (возвращение на начало шага 1);
2. Если среда занята, станция продолжает прослушивать среду до тех пор, пока-среда не станет свободной, и затем сразу же начинает передачу;
3. Каждая станция, ведущая передачу, прослушивает среду, и, в случае обнаружения коллизии, не прекращает сразу же передачу, а сначала передает короткий специальный сигнал коллизии – jam-сигнал, информируя другие станции о коллизии, и прекращает передачу;
4. После передачи jam-сигнала станция замолкает и ждет некоторое произвольное время в соответствии с правилом бинарной экспоненциальной задержки, а затем возвращается к шагу 1.
12. Довжина кадру Ethernet (тобто пакету без преамбули) повинна бути не менше…
Довжина кадру Ethernet (тобто пакету без преамбули) повинна бути не менше 512 бітових інтервалів або 51,2 мкс (саме така гранична величина подвійного часу проходження в мережі). Передбачена індивідуальна, групова і широкомовна адресація.
13. У пакет Ethernet входять наступні поля:
У пакет Ethernet входять наступні поля:
• Преамбула складається з 8 байт, перші сім є кодом 10101010, а останній байт – код 10101011. У стандарті IEEE 802.3 восьмий байт називається ознакою початку кадру (SFD – Start of Frame Delimiter) і утворює окреме поле пакету.
• Адреси одержувача (приймача) і відправника (передавача) включають по 6 байт і будуються за стандартом, описаним в розділі "Адресація пакетів" лекції 4. Ці адресні поля обробляються апаратурою абонентів.
• Поле управління (L/T – Length/Type) містить інформацію про довжину поля даних. Воно може також визначати тип використовуваного протоколу. Прийнято вважати, що якщо значення цього поля не більше 1500, то воно вказує на довжину поля даних. Якщо ж його значення більше 1500, то воно визначає тип кадру. Поле управління обробляється програмно.
• Поле даних повинне включати від 46 до 1500 байтів даних. Якщо пакет повинен містити менше 46 байт даних, то поле даних доповнюється байтами заповнення. Згідно стандарту IEEE 802.3, в структурі пакету виділяється спеціальне поле заповнення (pad data – незначущі дані), яке може мати нульову довжину, коли даних досить (більше 46 байтів).
• Поле контрольної суми (FCS – Frame Check Sequence) містить 32-розрядну циклічну контрольну суму пакету (CRC) і служить для перевірки правильності передачі пакету.
14. мінімальна довжина кадру (пакету без преамбули) складає…
Таким чином, мінімальна довжина кадру (пакету без преамбули) складає 64 байти (512 бітів). Саме ця величина визначає максимально допустиму подвійну затримку розповсюдження сигналу по мережі в 512 бітових інтервалів (51,2 мкс для Ethernet або 5,12 мкс для Fast Ethernet). Стандарт припускає, що преамбула може зменшуватися при проходженні пакету через різні мережеві пристрої, тому вона не враховується.
15. Максимальна довжина кадру рівна ….чотири основні типи сегментів мережі, орієнтованих на різні середовища передачі інформації:
Максимальна довжина кадру рівна 1518 байтам (12144 бітів, тобто 1214,4 мкс для Ethernet, 121,44 мкс для Fast Ethernet). Це важливо для вибору розміру буферної пам'яті мережевого устаткування і для оцінки загальної завантаженості мережі.
Для мережі Ethernet, що працює на швидкості 10 Мбіт/с, стандарт визначає чотири основні типи сегментів мережі, орієнтованих на різні середовища передачі інформації:
• 10BASE5 (товстий коаксіальний кабель);
• 10BASE2 (тонкий коаксіальний кабель);
• 10BASE-T (вита пара);
• 10BASE-FL (оптоволоконний кабель).
Найменування сегменту включає три елементи: цифра "10" означає швидкість передачі 10 Мбіт/с, слово BASE – передачу в основній смузі частот (тобто без модуляції високочастотного сигналу), а останній елемент – допустиму довжину сегменту: "5" – 500 метрів, "2" – 200 метрів (точніше, 185 метрів) або тип лінії зв'язку: "Т" – вита пара (від англійського "twisted-pair"), "F" – оптоволоконний кабель (від англійського "fiber optic").