夜樱

基于冲突检测的载波监听多路访问技术(CDMA/CD)
前言现在网上的一些资料记载也应该是非常清楚的且多样,个人这边只是记录下自己所理解的和自己搜集到的一些信息,大佬轻喷...
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2019/02

基于冲突检测的载波监听多路访问技术(CDMA/CD)

前言

现在网上的一些资料记载也应该是非常清楚的且多样,个人这边只是记录下自己所理解的和自己搜集到的一些信息,大佬轻喷,如果感兴趣的朋友也可以一起交流。如有不正确或说法不对的可以留言提出,我会尽快完善。

冲突域

在将CSMA/CD前会涉及一个知识叫做冲突域

冲突域是一个以太网术语,指的是这样一种网络情形,即网段上的一台设备
发送分组时,该物理网段上的其他所有设备都必须侦听它。这很糟糕,因为如果同一个物理网段中的
两台设备同时传输数据,将发生冲突(即两台设备的数字信号将在线路上相互干扰),导致设备必须
在以后重传数据。冲突对网络性能有严重的负面影响,因此绝对要避免冲突。
tips:一般冲突域会出现在用HUB连接相互之间的设备产生,由于HUB是处于一级设备下无法避免冲突域的产生所以之后用二级路由等设备后可以轻松隔绝冲突域产生。

CSMA/CD

以太网使用 CSMAlCD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection ,载波侦听多路访问/
冲突检测),这是一种帮助设备均衡地共享带宽的协议,可避免两台设备同时在网络介质上传输数据。
多个节点同时传输分组时,将发生冲突,而开发 CSMA/CD 就旨在避免这种问题。妥善的
冲突管理至关重要,因为在 CSMA/CD 网络中,一个节点传输数据时,其他所有节点都将接收并查看
这些数据。只有交换机和路由器才能避免数据传遍整个网络。

CSMA/CD工作原理

CSMA/CD是一种争用型的介质访问控制(MAC)协议,应用在 OSI 的第二层数据链路层
主机想通过网络传输数据时,它首先检查线路上是否有数字信号。如果没有其他主机传输数据,
该主机将开始传输数据。其中,传输主机将持续地监视线路,确保没有其他主机开
始传输。如果该主机在线路上检测到其他信号,它将发送一个扩展的拥堵信号 (jam signal)将其将冲突的信号进一步扩大 ,使网段
上的所有节点接收到后都不再发送数据。检测到拥堵信号后,其他节点将等待一段时间再
尝试传输。后退算法决定了发生冲突的工作站多长时间后可重新传输,如果连续 15 次尝试都导致冲
突,尝试传输的节点将超时放弃传输数据。
CSMA/CD媒体访问控制方法的工作原理,可以概括如下:
先听后说,边听边说;
一旦冲突,立即停说;
等待时机,然后再说;
“听”,即监听、检测;“说”,即发送数据

主机在检测通道是否繁忙的时候会发送一个很小的帧数据到通道内,若发生了碰撞则会将信息返回告诉其主机线上处于忙碌状态停止发送数据包

例子:在一条总线型的网络结构上存在着4台主机相连,可将总线理解成一个通道,一个通道对应一个车辆出入并不能多辆一起通过,当一台主机开始传输数据时则会占用这个通道,如果另台主机也开始传输数据时,会发现这个通道已经有人占用了,两辆车辆相互见面,第一个占用的则会按喇叭(扩大冲突域信号)表明对面和自己产生冲突,喇叭声则会传到外面告诉其他车辆通道已被占用不能使用,第二个占用的则会退出这个通道后等待完成后再进行传输。

若是没有CSMA/CD规则那么数据和数据之间将会不断地进行碰撞,在碰撞过程中就会产生数据丢失情况

退避算法

在产生碰撞后会触发这个退避算法,他是通过确定随机等待窗口来确定等待时间的,从该窗口中随机选择一个时间作为后退时间,等待这个时间过去之后再进行监听和发送,冲突次数越多,等待的时间也会相应增大,并不是无数次等待监听再传输,若传输次数过多后,则会放弃传输数据。

CSMA/CD控制方式的优点

原理比较简单,技术上易实现,网络中各工作站处于平等地位 ,不需集中控制,不提供优先级控制。但在网络负载增大时,发送时间增长,发送效率急剧下降。

Last modification:April 9th, 2019 at 02:37 pm
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