Войти
Множественный доступ с контролем несущей и обнаружением коллизий (CSMA / CD ) - это метод управления доступом к среде (MAC), который наиболее заметно использовался в ранней технологии Ethernet для локальных сетей. Он использует несущую -чувствительность, чтобы отложить передачу до тех пор, пока другие станции не перестанут передавать. Это используется в сочетании с обнаружением коллизий, при котором передающая станция обнаруживает коллизии, считывая передачи от других станций, когда она передает кадр . Когда это состояние коллизии обнаруживается, станция прекращает передачу этого кадра, передает сигнал о застревании, а затем ожидает случайный интервал времени, прежде чем пытаться повторно отправить кадр.
CSMA / CD является модификацией чистого Множественный доступ с контролем несущей (CSMA). CSMA / CD используется для улучшения производительности CSMA путем прекращения передачи, как только обнаруживается коллизия, что сокращает время, необходимое для попытки повторной попытки.
С ростом популярности коммутаторов Ethernet в 1990-х годах IEEE 802.3 объявил устаревшим повторители Ethernet в 2011 году, что сделало CSMA / CD и дуплексный режим менее распространен и менее важен.
Упрощенный алгоритм CSMA / CD, включая логику повторной передачи, используемую для разрешения обнаруженного конфликта. Следующая процедура используется для инициирования передачи. Процедура завершается, когда кадр передан успешно или во время передачи обнаружен конфликт.
Для разрешения обнаруженной коллизии используется следующая процедура. Процедура завершается, когда повторная передача инициируется или повторная передача прерывается из-за многочисленных конфликтов.
Методы для обнаружения столкновений зависят от носителя. На общей электрической шине, такой как 10BASE5 или 10BASE2, конфликты могут быть обнаружены путем сравнения переданных данных с полученными данными или путем распознавания амплитуды сигнала на шине, превышающей нормальную. На всех других носителях несущая, обнаруженная в канале приема во время передачи, запускает событие коллизии. Повторители или концентраторы сами обнаруживают коллизии и распространяют сигналы помех.
Процедуру восстановления после коллизии можно сравнить с тем, что происходит на званом ужине, где все гости разговаривают друг с другом через общая среда (воздух). Прежде чем говорить, каждый гость вежливо ждет, пока выступающий закончит. Если два гостя начинают говорить одновременно, оба останавливаются и ждут в течение коротких случайных периодов времени (в Ethernet это время измеряется в микросекундах). Есть надежда, что, выбирая случайный период времени, оба гостя не выберут в одно и то же время, чтобы попытаться снова заговорить, что позволит избежать еще одного столкновения.
Сигнал о застревании или сигнал о застревании - это сигнал , содержащий 32-битный двоичный шаблон, отправляемый станцией обработки данных для информирования других станций о столкновении и о том, что они не должны передавать.
Максимальное время блокировки рассчитывается следующим образом: Максимально допустимый диаметр Установка Ethernet ограничена 232 битами. Таким образом, время приема-передачи составляет 464 бита. Поскольку время слота в Ethernet составляет 512 бит, разница между временем слота и временем приема-передачи составляет 48 бит (6 байтов), что является максимальным «временем блокировки».
Это, в свою очередь, означает: станция, обнаруживающая конфликт, отправляет шаблон длиной от 4 до 6 байтов, состоящий из 16 комбинаций битов 1-0. Примечание. Размер этого сигнала блокировки явно превышает минимально допустимый размер кадра в 64 байта.
Цель этого состоит в том, чтобы гарантировать, что любой другой узел, который в данный момент может принимать кадр, получит сигнал блокировки вместо правильного 32-битного MAC CRC, это заставляет другие приемники отбрасывать кадр, к ошибке CRC.
A Поздняя коллизия - это тип коллизии, который происходит дальше в пакете, чем разрешено рассматриваемым стандартом протокола. В 10-мегабитной совместно используемой среде Ethernet, если ошибка коллизии возникает после того, как передающей станцией переданы первые 512 бит данных, считается, что произошла поздняя коллизия. Важно отметить, что поздние конфликты не отправляются повторно сетевой картой NIC, в отличие от конфликтов, возникающих до первых 64 октетов; это оставлено верхним уровням стека протоколов , чтобы определить, что произошла потеря данных.
Поскольку правильно настроенный сетевой канал CSMA / CD не должен иметь поздних коллизий, обычно возможные причины - это несоответствие полнодуплексного / полудуплексного режима, превышение предельной длины кабеля Ethernet или неисправное оборудование, такое как неправильная разводка кабеля, несоответствующее количество концентраторов в сети или неисправный сетевой адаптер.
A локальная коллизия - это коллизия, которая возникает на сетевой карте, а не на проводе. Сетевая карта не может обнаружить локальные коллизии, не пытаясь отправить информацию.
В кабеле UTP локальная коллизия обнаруживается в локальном сегменте только тогда, когда станция обнаруживает сигнал в паре RX одновременно с отправкой в паре TX. Поскольку два сигнала находятся в разных парах, характеристики сигнала не изменяются. Коллизии распознаются на UTP, только когда станция работает в полудуплексе. Единственное функциональное различие между полудуплексным и полнодуплексным режимом в этом отношении заключается в том, разрешено ли одновременное использование пар передачи и приема.
Эффект захвата канала - это явление, когда один пользователь совместно используемого носителя "захватывает" носитель в течение значительного времени.. В течение этого периода (обычно 16 кадров) другим пользователям запрещается использование носителя. Этот эффект впервые был замечен в сетях, использующих CSMA / CD на Ethernet. Из-за этого эффекта соединение с наибольшим объемом данных доминирует над беспроводным каналом с множественным доступом. Это происходит в каналах Ethernet из-за того, что узлы «отключаются» от канала и пытаются повторно получить к нему доступ. В протоколе Ethernet, когда происходит конфликт связи (когда два пользователя среды пытаются отправить одновременно), каждый пользователь ожидает в течение произвольного периода времени перед повторным доступом к каналу. Однако пользователь будет ждать («отступить») в течение случайного количества времени, пропорционального количеству раз, когда он последовательно пытается получить доступ к ссылке. Эффект захвата канала возникает, когда один пользователь продолжает «выигрывать» ссылку.
Например, пользователь A и пользователь B одновременно пытаются получить доступ к тихой ссылке. Поскольку они обнаруживают коллизию, пользователь A ожидает случайного времени от 0 до 1 единицы времени, как и пользователь B. Допустим, пользователь A выбирает меньшее время отсрочки. Затем пользователь A начинает использовать ссылку, а B позволяет ему завершить отправку своего кадра. Если у пользователя A еще есть для отправки, тогда пользователь A и пользователь B вызовут новый конфликт данных. A снова выберет случайное время отсрочки от 0 до 1, но пользователь B выберет время отсрочки от 0 до 3, потому что это второй раз подряд B столкновение. Скорее всего, A снова "выиграет". Если так будет продолжаться, A, скорее всего, выиграет все столкновения, и после 16 столкновений (количество попыток до того, как пользователь отступит на длительный период времени), пользователь A «захватит» канал.
Способность одного узла захватывать всю среду уменьшается по мере увеличения количества узлов. Это связано с тем, что по мере увеличения числа узлов возрастает вероятность того, что один из «других» узлов будет иметь меньшее время отката, чем захватывающий узел.
Эффект захвата канала создает ситуацию, когда одна станция может передавать, в то время как другие постоянно отключаются, что приводит к ситуации краткосрочной несправедливости. Тем не менее, в долгосрочной перспективе ситуация является справедливой, потому что каждая станция имеет возможность «захватить» среду, как только одна из станций завершит передачу. Эффективность канала увеличивается, когда один узел захватил канал.
Негативным побочным эффектом эффекта захвата будет время простоя, возникающее из-за отката станций. После того, как одна станция заканчивает передачу по среде, присутствует большое время простоя, потому что все другие станции постоянно отключаются. В некоторых случаях откат может происходить настолько долго, что некоторые станции фактически отбрасывают пакеты из-за того, что были достигнуты максимальные пределы попыток.
CSMA / CD использовался в уже устаревших вариантах Ethernet с общим носителем (10BASE5, 10BASE2 ) и в ранних версиях Ethernet на витой паре, в которых использовались концентраторы-повторители. Современные сети Ethernet, построенные с использованием коммутаторов и полнодуплексных подключений, больше не нуждаются в использовании CSMA / CD, потому что каждый сегмент Ethernet или домен коллизии теперь изолированные. CSMA / CD по-прежнему поддерживается для обратной совместимости и для полудуплексных соединений. Стандарт IEEE 802.3, который определяет все варианты Ethernet, по историческим причинам по-прежнему носил название «Метод доступа с контролем несущей с обнаружением коллизий (CSMA / CD) и спецификации физического уровня» до 802.3-2008, который использует новое название «Стандарт IEEE для Ethernet».
