Какое утверждение о методе доступа csma cd, используемом в сети Ethernet, верно?

Обновлено: 04.07.2024

Насколько я понимаю, CSMA/CD — это метод доступа для размещения кадров Ethernet по проводам в компьютерных сетях.

Я везде читал, что коммутаторы не используют этот метод доступа, потому что они полнодуплексные (но они могут использовать CSMA/CD, если устройство будет полудуплексным). И я это понимаю, коллизии невозможны, поэтому CD не нужен, Carrier Sense делать не надо, потому что по одним и тем же проводам работает только одно устройство.

Но если коммутаторы Ethernet в полнодуплексном сегменте не используют CSMA/CD, каков метод доступа? Они просто надевают рамки на кабель?

Есть ли RFC, описывающие это?

Спасибо за помощь.

Помог ли вам какой-либо ответ? Если это так, вы должны принять ответ, чтобы вопрос не возникал вечно в поисках ответа. Кроме того, вы можете опубликовать и принять свой собственный ответ.

3 ответа 3

Насколько я понимаю, CSMA/CD — это метод доступа для размещения кадров Ethernet по проводам в компьютерных сетях.

Не совсем так. CSMA/CD – это метод (алгоритм) получения доступа к мультимедиа в среде множественного доступа. Первоначальный Ethernet был полудуплексным, то есть все станции использовали один и тот же канал (цепь) для отправки и приема. CSMA/CD используется для предотвращения одновременной отправки данных двумя станциями по одному общему каналу (т. е. коллизий).

При полнодуплексной коммутации в сегменте фактически есть только две станции — хост и коммутатор, — и каждая станция имеет отдельный канал для отправки и получения, поэтому вероятность конфликта отсутствует.

Но если коммутаторы Ethernet в полнодуплексном сегменте не используют CSMA/CD, каков метод доступа? Они просто надевают рамки на кабель?

Да, нет необходимости определять несущую, потому что в канале есть только один отправитель

Есть ли RFC, описывающие это?

Ethernet определяется стандартом IEEE 802.3

В частности, полнодуплексный режим описан в Приложении 4A стандарта 802.3 Упрощенное полнодуплексное управление доступом к среде. ;-)

Похоже, вы хорошо разбираетесь в CSMA/CD, но прежде чем описывать, как все работает в коммутируемой среде, я хотел бы объяснить это другим читателям, которые могут не знать.

CSMA/CD означает

Контроль несущей
Множественный доступ
с обнаружением столкновений

Когда несколько устройств подключены к одному сетевому кабелю, обычно передавать может только одно из них. Раньше это было очень распространено в сетях Ethernet, где сетевой кабель проходил вдоль каждой стороны здания, и к нему подключалось множество рабочих станций. Это часть термина "множественный доступ".

Представьте группу людей на собрании или группу друзей на вечеринке. Говорит один человек, а все остальные слушают. Как мы (люди) это делаем? Вы коротко слушаете, чтобы убедиться, что больше никто не говорит. Если в комнате тихо, вы начинаете говорить. Прослушивание разговоров других людей — это "распознавание несущей"

Иногда кто-то еще (который также убедился, что в комнате было тихо) начинает говорить одновременно с вами. Это «столкновение». Поскольку вы все еще слушаете во время разговора, вы понимаете, что происходит (вы обнаружили столкновение). Иногда один человек осознает раньше другого, и он перестает говорить, а другой продолжает. Иногда оба человека замечают столкновение и замолкают.

Сетевые интерфейсы делают то же самое. Когда они хотят передать, они сначала проверяют, тиха ли линия, пытаясь уловить несущий сигнал какого-либо другого устройства. Если линия свободна, они начинают передавать, продолжая следить за линией, чтобы убедиться, что они «слышат», что они «говорят». Если они обнаруживают столкновение, они останавливаются, немного ждут, а затем снова начинают слушать в течение тихого времени. Чтобы уменьшить вероятность столкновения, которое происходит снова и снова, каждое устройство ожидает ("отключается") случайное количество времени.

Концентраторы позволяют соединять вместе несколько сетевых кабелей. Иногда это делается для увеличения полезной длины кабеля, иногда для упрощения прокладки кабелей, иногда по другим причинам. Иногда к каждому кабелю, подключенному к концентратору, подключено несколько устройств, а иногда к каждому устройству подключается отдельный кабель, идущий к концентратору.

Однако, так или иначе, сигналы, присутствующие на любом кабеле, мгновенно повторяются концентратором на всех остальных кабелях. Так что у нас все еще есть случай, что только одно устройство во всей сети может говорить одновременно. Мы говорим, что даже с концентраторами у нас по-прежнему есть только один «домен коллизий» — и нам по-прежнему нужны CSMA/CD.

Переключатели

При использовании коммутаторов (как в большинстве современных сетей Ethernet) кое-что отличается:

Каждый кабель, подключенный к коммутатору, не связан напрямую со всеми остальными.Это означает, что устройство, разговаривающее по одному кабелю, не мешает устройству, разговаривающему по другому кабелю. Каждый кабель — это отдельный домен коллизий.

Очень часто каждый кабель, подключенный к коммутатору, подключен только к одному другому устройству. Каждое устройство имеет свой выделенный кабель и свой порт на коммутаторе. Это особенно верно в сетях, использующих кабели «UTP» (большинство современных сетей Ethernet). К кабелю UTP можно подключить только два устройства, а коммутатор — один.

Кроме того, очень часто задействованный кабель фактически состоит из двух "каналов". в «современном» UTP (в отличие от старых коаксиальных кабелей, которые мы использовали несколько десятилетий назад) есть набор проводов для передачи переключателя и отдельный набор проводов для передачи другого устройства. Таким образом, даже переключатель и терминал не могут столкнуться друг с другом. Это называется "полный дуплекс".

Коммутатор имеет память (ОЗУ). Когда вы передаете кадр, он может храниться в памяти до тех пор, пока программное обеспечение коммутатора не будет готово переслать его по другому кабелю или кабелям. Таким образом, два устройства, подключенные к разным кабелям, могут передавать одновременно, и коммутатор будет буферизовать каждую передачу до тех пор, пока она не будет отправлена. (Кстати, коммутатору не нужно ждать, пока он получит весь ваш кадр, прежде чем он начнет его пересылать.)

Возможно, самое большое преимущество коммутаторов: они знают, какие устройства к каким кабелям подключены. (Они работают динамически и автоматически - вам не нужно настраивать эту информацию.). Таким образом, если устройство A (по кабелю 1) передает кадр на устройство B (по кабелю 2), коммутатор будет пересылать этот кадр только по кабелю 2. Никакие другие кабели не будут затронуты. Это означает, что устройство по кабелю 3 может передавать данные на устройство по кабелю 4 точно в то же время. И устройство по кабелю 5 может передавать данные на другое устройство по кабелю 5 одновременно с обоими предыдущими, вообще не затрагивая какой-либо другой кабель в сети.

И, наконец, ответ

Результатом всего этого является то, что если ваше устройство является единственным устройством на полнодуплексном кабеле, подключенным к коммутатору, оно может передавать в любое время. Он имеет эксклюзивный доступ к паре проводов для своих передач и живет один в частном домене коллизий. Как вы сказали, "она просто надевает рамку на трос".

Коммутатор должен решить, по какому кабелю (или кабелям) пересылать кадр, и буферизовать кадр для каждого кабеля назначения, пока этот кабель не будет готов. Событие, похожее на коллизию, происходит только в том случае, когда коммутатор уже пересылает какой-то другой кадр по этому кабелю, и ваш кадр должен находиться в буфере коммутатора немного дольше.

Множественный доступ с контролем несущей и предотвращением конфликтов (CSMA/CA) – это протокол для доступа к мультимедиа и управления им, который требует передачи информации между устройствами.

Связанные термины:

Скачать в формате PDF

Об этой странице

Архитектура сети связи

Виджай К. Гарг, Йих-Чен Ванг, The Electrical Engineering Handbook, 2005

P-Persistent CSMA

Алгоритм p-постоянного CSMA использует средний подход между непостоянным и 1-постоянным CSMA. Он указывает значение; вероятность передачи после обнаружения того, что среда простаивает. Станция сначала проверяет, свободен ли носитель, передает кадр с вероятностью P, если он свободен, и задерживает одну единицу времени максимальной задержки распространения с 1-P. Если среда занята, станция продолжает прослушивание до тех пор, пока канал не освободится, и повторяет ту же процедуру, когда среда свободна. Как правило, при большей нагрузке уменьшение P уменьшит количество столкновений. При более легкой нагрузке увеличение P позволит избежать задержки и улучшить использование. Значение P можно динамически регулировать в зависимости от нагрузки на сеть.

CSMA/CD является результатом эволюции этих более ранних протоколов и добавления двух возможностей к протоколам CSMA. Первая возможность — прослушивание во время передачи; второй - передача минимального размера кадра, чтобы гарантировать, что время передачи больше, чем задержка распространения, чтобы можно было определить состояние передачи. CSMA/CD обнаруживает коллизию и предотвращает бесполезную передачу поврежденных кадров. Ниже описаны процедуры CSMA/CD:

Если носитель свободен, кадр передается.

Среда прослушивается во время передачи; если обнаружено столкновение, посылается специальный сигнал помех, чтобы информировать все станции о столкновении.

После случайного промежутка времени (паузы) предпринимается попытка передачи с 1-постоянным CSMA.

Алгоритм отсрочки использует задержку от 0 до 2 единиц времени для первых 11 попыток и от 0 до 1023 единиц времени для 12–16 попыток. Передающая станция сдается, когда достигает 16-й попытки.Это несправедливый алгоритм «последний пришел — первый ушел», и для обнаружения коллизий требуется установить минимальный размер кадра. В принципе, минимальный размер кадра основан на задержке распространения сигнала в сети и различается между сетями основной полосы и широкополосными сетями. Сеть основной полосы частот использует цифровую сигнализацию, и для передачи используется только один канал, в то время как широкополосная сеть использует аналоговую сигнализацию и может иметь более одного канала. Один канал используется для передачи, а другой канал может использоваться для приема. Сеть основной полосы частот имеет удвоенную задержку распространения между самыми дальними станциями в сети, а широкополосная сеть имеет четырехкратную задержку распространения от станции до головного узла, при этом две станции расположены близко друг к другу и находятся как можно дальше от «головного узла». ». Задержка — это минимальное время передачи, которое может быть преобразовано в минимальный размер кадра.

Сравнение основной полосы частот и широкополосной связи в схемах CSMA/CD выглядит следующим образом:

Разное определение несущей (CS): основная полоса определяет наличие перехода между двоичной 1 и двоичным 0 в каналах, но широкополосная связь выполняет фактическое определение несущей, точно так же, как метод, используемый в телефонной сети.

Различные методы обнаружения коллизий (CD): основная полоса сравнивает полученный сигнал с порогом обнаружения коллизий (CD). Если полученный сигнал превышает порог, он утверждает, что коллизия обнаружена. Он может не обнаружить столкновение из-за затухания сигнала. Широкополосный доступ выполняет побитовое сравнение или позволяет головному узлу выполнять обнаружение коллизий, проверяя, принимается ли более высокий уровень сигнала в головном узле. Если головная станция обнаруживает коллизию, она отправляет сигнал помехи в исходящий канал.

Методы множественного доступа

6.12 Множественный доступ к сигналу бездействия

В схеме CSMA каждый терминал должен иметь возможность обнаруживать передачи всех других терминалов. Однако не все пакеты, передаваемые с разных терминалов, могут быть обнаружены, или терминалы могут быть скрыты друг от друга зданиями или другими препятствиями. Это известно как проблема скрытого терминала, которая серьезно снижает пропускную способность CSMA. Система множественного доступа с передачей сигналов ожидания (ISMA) передает сигнал ожидания/занятости от базовой станции, чтобы указать наличие или отсутствие передачи другого терминала. ISMA и CSMA в основном одинаковы. В CSMA каждый терминал должен прослушивать все другие терминалы, тогда как в ISMA каждый терминал информируется от базовой станции о передаче других терминалов. Подобно CSMA, существуют непостоянные ISMA и 1-постоянные ISMA.

Компьютерные коммуникационные сети

Множественный доступ с контролем несущей (CSMA)

В методе CSMA предпринимается попытка избежать коллизий путем прослушивания несущей из-за передачи от другого пользователя перед передачей и запрета передачи, если обнаружено, что канал занят. Это выгодно, когда задержка распространения между любой парой источник-назначение мала по сравнению со временем передачи пакета. Существует множество протоколов CSMA; они различаются в зависимости от действия, которое терминал предпринимает для передачи пакета после обнаружения канала. Однако во всех случаях, когда терминал узнает, что его передача вызвала коллизию, он перепланирует передачу пакета в соответствии со случайно распределенной задержкой. В этот новый момент времени передатчик снова определяет канал и повторяет алгоритм, продиктованный протоколом. В непостоянном CSMA готовый терминал определяет канал и работает следующим образом. Если канал определяется как незанятый, терминал передает пакет. Если канал воспринимается как занятый, то терминал планирует повторную передачу пакета на более позднее время в соответствии с распределением задержки повторной передачи. В этот новый момент времени он обнаруживает канал и повторяет описанный алгоритм.

В протоколе 1-persistent CSMA готовый терминал определяет канал и работает следующим образом. Если канал определяется как незанятый, он передает пакет с вероятностью один. Если канал определяется как занятый, он ждет, пока канал не освободится, а затем немедленно передает пакет с вероятностью один. В 1-постоянном CSMA всякий раз, когда два или более терминала становятся готовыми в течение периода передачи пакета, они ждут, пока канал освободится (в конце этой передачи), а затем все они передают с вероятностью единица. Конфликт также произойдет с вероятностью единица. Рандомизация времени начала передачи пакетов, накапливающихся в конце периода передачи, уменьшает помехи и повышает производительность.Схема p-persistent включает в себя дополнительный параметр p, вероятность того, что готовый пакет сохраняется (1 − p — вероятность задержки передачи на τ секунд, где τ — максимальная задержка распространения среди всех пар). Параметр p выбран для снижения уровня помех при сохранении как можно меньшего периода простоя между любыми двумя последовательными неперекрывающимися передачами.

Техника CSMA применялась для наземной радиосвязи (например, PRNET) и для локальной связи (например, ETHERNET). В ETHERNET CSMA используется на коаксиальном кабеле с ответвлениями, к которому подключены все устройства связи. На коаксиальном кабеле, в дополнение к несущей, приемопередатчики могут обнаруживать столкновения. Это достигается за счет того, что каждое передающее устройство сравнивает битовый поток, который оно передает, с битовым потоком, который оно видит в канале. Когда передающие пользователи обнаруживают помехи между несколькими передачами (включая свою собственную), они прерывают передачу коллизирующихся пакетов. Этот вариант CSMA называется множественный доступ с контролем несущей и обнаружением коллизий (CSMA-CD).

Производительность CSMA сильно зависит от отношения a задержки распространения ко времени передачи пакета. Максимальная пропускная способность протокола CSMA значительно снижается по мере увеличения a. При соотношении a = 0,01 непостоянный CSMA обеспечивает коэффициент использования канала, равный 0,815, что является значительным улучшением по сравнению со схемами ALOHA.

Хотя до недавнего времени большинство концепций, описанных в этом разделе, были реализованы в экспериментальных системах (а именно, в системе ALOHA, PRNET и экспериментальной сети Xerox ETHERNET), важно отметить, что сегодня многие конкурентные системы типа ETHERNET доступны на рынке. Примерами являются Hyperchannel и Hyperbus от Network Systems Corporation, Z-Net от Zilog, Omninet от Corvus и сам ETHERNET. Последний был анонсирован как продукт, доступный совместно Xerox Corporation, Digital Equipment Corporation и INTEL. Полные спецификации каналов передачи данных и протоколов физических каналов были выпущены и легли в основу стандарта для Проекта 802 компьютерного общества IEEE по стандартизации локальных сетей. Ключевой особенностью, которая отличает этот продукт от других уже доступных систем, является реализация LSI многих протоколов каналов передачи данных и физических каналов. Реализация сетевых протоколов LSI четко знаменует тенденцию в развитии компьютерных сетей, тенденцию, свидетельствующую о существовании широкого рынка и необходимости предоставления компонентов по разумной цене.

Необходимое условие — основы CSMA/CD, обнаружение коллизий в CSMA/CD
Алгоритм возврата — это механизм разрешения коллизий, который используется в протоколах MAC с произвольным доступом (CSMA/CD). Этот алгоритм обычно используется в Ethernet для планирования повторных передач после коллизий.

Если между двумя станциями возникает коллизия, они могут возобновить передачу, как только смогут после коллизии. Это всегда будет приводить к другому столкновению и формировать бесконечный цикл столкновений, ведущих к взаимоблокировке. Для предотвращения такого сценария используется алгоритм отката.

Давайте рассмотрим сценарий, когда 2 станции A и B передают некоторые данные:

После коллизии время делится на дискретные слоты (T_slot), длина которых равна 2t, где t — максимальная задержка распространения в сети.

Станции, участвующие в столкновении, случайным образом выбирают целое число из множества K, т.е. Этот набор называется окном конкуренции. Если источники снова сталкиваются из-за того, что они выбрали одно и то же целое число, размер конфликтного окна удваивается и становится равным . Теперь источники, участвующие во втором столкновении, случайным образом выбирают целое число из набора и ждут этого количества временных интервалов, прежде чем повторить попытку. Прежде чем пытаться передать, они прослушивают канал и передают, только если канал свободен. Это приводит к тому, что источник, выбравший наименьшее целое число в состязательном окне, успешно передает свой кадр.

Таким образом, алгоритм Back-off определяет время ожидания для станций, участвующих в столкновении, то есть, сколько времени станция должна ждать повторной передачи.

Случай-1:
Предположим, что 2 станции A и B начинают передавать данные (пакет 1) одновременно, тогда возникает коллизия. Таким образом, число коллизий n для обеих их данных (пакет 1) = 1. Теперь обе станции случайным образом выбирают целое число из множества K, т.е. .

Случай 2:
Предположим, что A выиграл в Случае 1 и передал свои данные (Пакет 1). Теперь, как только B передает свой пакет 1, A передает свой пакет 2. Следовательно, происходит коллизия. Теперь столкновения нет. n становится равным 1 для пакета 2 из A и становится равным 2 для пакета 1 из B.
Для пакета 2 из A, K =
Для пакета 1 из B, K =

Объяснение:
Коммутаторы используют отдельный домен коллизий для каждого порта, поэтому устройство A должно быть коммутатором. Концентраторы, однако, помещают все порты в один и тот же домен коллизий, поэтому устройство B является концентратором. Коммутаторы находятся на уровне 2, а концентраторы — это устройства уровня 1.

Вопрос 2

Какие две вещи делает маршрутизатор, когда пересылает пакет? (Выберите два варианта.)

А. определяет следующий прыжок на пути
Б. переключает пакет на соответствующие исходящие интерфейсы
С. вычисляет адрес хоста назначения
Д. перенаправляет запросы ARP
Э. обновляет IP-адрес назначения

Ответ : АБ

Объяснение:
Без следования этим двум процессам, а именно переключению пакета на соответствующий интерфейс и указанию пакета, куда направиться, путем предоставления ему IP-адреса назначения, цель того же самого не будет решена.

Вопрос 3

Какие два утверждения описывают работу метода доступа CSMA/CD? (Выберите два варианта.)

А. После столкновения все станции запускают алгоритм случайной отсрочки. По истечении периода задержки задержки все станции имеют равный приоритет для передачи данных.
Б. В домене коллизий CSMA/CD несколько станций могут успешно передавать данные одновременно.
С. После столкновения станция, обнаружившая столкновение, имеет приоритет для повторной отправки потерянных данных.
Д. Использование концентраторов для увеличения размера домена коллизий — это один из способов улучшить работу метода доступа CSMA/CD.
Э. После коллизии все задействованные станции запускают идентичный алгоритм отсрочки, а затем синхронизируются друг с другом перед передачей данных.
Ф. В домене коллизий CSMA/CD перед передачей станции должны ждать, пока носитель не будет использоваться.

Ответ : АФ

Объяснение:
Сеть Ethernet использует множественный доступ с контролем несущей и обнаружением коллизий (CSMA/CD), протокол, который помогает устройствам равномерно распределять полосу пропускания без одновременной передачи двух устройств в сетевой среде. CSMA/CD был создан для преодоления проблемы коллизий, возникающих при одновременной передаче пакетов с разных узлов. И поверьте мне, хорошее управление коллизиями имеет решающее значение, потому что, когда узел передает в сети CSMA/CD, все остальные узлы в сети получают и проверяют эту передачу. Только мосты и маршрутизаторы могут эффективно предотвратить распространение передачи по всей сети! Итак, как же работает протокол CSMA/CD? Вот так: когда хост хочет передать по сети, он сначала проверяет наличие цифрового сигнала на проводе. Если все ясно (другой хост не передает), хост продолжит передачу. Но это не останавливается на достигнутом.
Передающий хост постоянно следит за проводом, чтобы убедиться, что другие хосты не начнут передачу. Если хост обнаруживает другой сигнал в проводе, он отправляет расширенный сигнал о застревании, который заставляет все узлы в сегменте прекратить отправку данных (например, сигнал «занято»). Узлы реагируют на этот сигнал о застревании, ожидая некоторое время перед новой попыткой передачи. Алгоритмы отсрочки определяют, когда конфликтующие станции могут осуществлять повторную передачу. Если коллизии продолжают происходить после 15 попыток, время ожидания узлов, пытающихся передать, истекает.

Читайте также: