2011軟件水平考試網(wǎng)絡(luò)工程師全面復(fù)習(xí)筆記(17)

　　3. 具有沖突檢測(cè)的載波監(jiān)聽(tīng)多路訪問(wèn)CSMA/CD

　　在CSMA中，由于信道傳播時(shí)延的存在，即使總線上兩個(gè)站點(diǎn)沒(méi)有監(jiān)聽(tīng)到載波信號(hào)而發(fā)送幀時(shí)，仍可能會(huì)發(fā)生沖突。由于CSMA算法沒(méi)有沖突檢測(cè)功能，即使沖突已發(fā)和，仍然將已破壞的幀發(fā)送完，使總線的利用率降低。

　　一種CSMA的改進(jìn)方案是使發(fā)送站點(diǎn)傳輸過(guò)程中仍繼續(xù)監(jiān)聽(tīng)媒體，以檢測(cè)是否存在沖突。如果發(fā)生沖突，信道上可以檢測(cè)到超過(guò)發(fā)送站點(diǎn)本身發(fā)送的載波信號(hào)的幅度，由此判斷出沖突的存在。一于檢測(cè)到?jīng)_突，就立即停止發(fā)送，并向總線上發(fā)一串阻塞信號(hào)，用以通知總線上其它各有關(guān)站點(diǎn)。這樣，通道容量就不致因白白傳送已受損的幀而浪費(fèi)，可以提高總線的利用率。這種方案稱做載波監(jiān)聽(tīng)多路訪問(wèn)/沖突檢測(cè)協(xié)議，簡(jiǎn)寫為CSMA/CD，這種協(xié)議已廣泛應(yīng)用于局域網(wǎng)中。

　　CSMA/CD的代價(jià)是用于檢測(cè)沖突所花費(fèi)的時(shí)間。對(duì)于基帶總線而言，最壞情況下用于檢測(cè)一個(gè)沖突的時(shí)間等于任意兩個(gè)站之間傳播時(shí)延的兩倍。從一個(gè)站點(diǎn)開(kāi)始發(fā)送數(shù)據(jù)到另一個(gè)站點(diǎn)開(kāi)始接收數(shù)據(jù)，也即載波信號(hào)從一端傳播到另一端所需的時(shí)間，稱為信號(hào)傳播時(shí)延。信號(hào)傳播時(shí)延(μs)=兩站點(diǎn)的距離(m)/信號(hào)傳播速度(m/μs)。假定A、B兩個(gè)站點(diǎn)位于總線兩端，兩站點(diǎn)之間的最大傳播時(shí)延為tp。當(dāng)A站點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)后，經(jīng)過(guò)接近于最大傳播時(shí)延tp時(shí)，B站點(diǎn)正好也發(fā)送數(shù)據(jù)，此時(shí)沖突便發(fā)生。發(fā)生沖突后，B 站點(diǎn)立即可檢測(cè)到該沖突，而A站點(diǎn)需再經(jīng)過(guò)一份最大傳播時(shí)延tp后，才能檢測(cè)出沖突。也即最壞情況下，對(duì)于基帶CSMA/CD來(lái)說(shuō)，檢測(cè)出一個(gè)沖突的時(shí)間等于任意兩個(gè)站之間最大傳播時(shí)延的兩倍(2tp)。

　　數(shù)據(jù)幀從一個(gè)站點(diǎn)開(kāi)始發(fā)送，到該數(shù)據(jù)幀發(fā)送完畢所需的時(shí)間和為數(shù)據(jù)傳輸時(shí)延;同理，數(shù)據(jù)傳輸時(shí)延也表示一個(gè)接收站點(diǎn)開(kāi)始接收數(shù)據(jù)幀，到該數(shù)據(jù)幀接收完畢所需的時(shí)間。數(shù)據(jù)傳輸時(shí)延(s)=數(shù)據(jù)幀長(zhǎng)度(bit)/數(shù)據(jù)傳輸速率(bps)。若不考慮中繼器引入的延遲，數(shù)據(jù)幀從一個(gè)站點(diǎn)開(kāi)始發(fā)送，到該數(shù)據(jù)幀被另一個(gè)站點(diǎn)全部接收所需的總時(shí)間，等于數(shù)據(jù)傳輸時(shí)延與信號(hào)傳播時(shí)延之和。

　　由于單向傳輸?shù)脑�因，�?duì)于寬帶總線而言，沖突檢測(cè)時(shí)間等于任意兩個(gè)站之間最大傳播時(shí)延的4倍。所以，

　　對(duì)于寬帶CSMA/CD來(lái)說(shuō)，要求數(shù)據(jù)幀的傳輸時(shí)延至少4倍于傳播時(shí)延。

　　在CSMA/CD算法中，一旦檢測(cè)到?jīng)_突并發(fā)完阻塞信號(hào)后，為了降低再次沖突的概率，需要等待一個(gè)隨機(jī)時(shí)間，然后再使用CSMA方法試圖傳輸。為了保證這種退避操作維持穩(wěn)定采用了一種稱為二進(jìn)制指數(shù)退避和算法，其規(guī)則如下：

　　(1)對(duì)每個(gè)數(shù)據(jù)幀，當(dāng)?shù)谝淮伟l(fā)生沖突時(shí)，設(shè)置一個(gè)參量L=2;

　　(2)退避間隔取1到L個(gè)時(shí)間片中的一個(gè)隨機(jī)數(shù)，1個(gè)小時(shí)片等于兩站之間的最大傳播時(shí)延的兩倍;

　　(3)當(dāng)數(shù)據(jù)幀再次發(fā)生沖突，由將參量L加倍;

　　(4)設(shè)置一個(gè)最大重傳次數(shù)，超過(guò)該次數(shù)，則不再重傳，并報(bào)告出錯(cuò)。

　　二進(jìn)制指數(shù)退避算法是按后進(jìn)先出LIFO(List In First Out)的次序控制的，即未發(fā)生沖突或很少發(fā)生沖突的數(shù)據(jù)幀，具有優(yōu)先發(fā)送的概率;而發(fā)生過(guò)多次沖突的數(shù)據(jù)幀，發(fā)送成功的概率就更少。

　　IEEE 802.3就是采用二進(jìn)制指數(shù)退避和1-堅(jiān)持算法的CSMA/CD媒體訪問(wèn)控制方法。這種方法在低負(fù)荷時(shí)，如媒體空閑時(shí)，要發(fā)送數(shù)據(jù)幀的站點(diǎn)能立即發(fā)送;在重負(fù)荷時(shí)，仍能保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性。由于在媒體上傳播的信號(hào)會(huì)衰減，為確保能檢測(cè)出沖突信號(hào)，CSMA/CD總線網(wǎng)限制一段無(wú)分支電纜的最大長(zhǎng)度為500米。

　　2011軟考網(wǎng)絡(luò)工程師常用英文單詞和縮寫翻譯

　　2011年軟考網(wǎng)絡(luò)工程師考前必看復(fù)習(xí)題總結(jié)