14. Метод доступа к физической среде csma/cd

В сетях Ethernet используется метод доступа к среде передачи данных, называемый методом коллективного доступа с опознаванием несущей и обнаружением коллизий CSMA/CD.

Этот метод является методом случайного доступа и применяется исключительно в сетях с логической общей шиной (к которым относятся и радиосети, породившие этот метод). Все компьютеры такой сети имеют непосредственный доступ к общей шине, поэтому она может быть использована для передачи данных между любыми двумя узлами сети. Одновременно все компьютеры сети имеют возможность немедленно (с учетом задержки распространения сигнала по физической среде) получить данные, которые любой из компьютеров начал передавать на общую шину (рис. 3.3). Простота схемы подключения — это один из факторов, определивших успех стандарта Ethernet. Кабель, к которому подключены все станции, работает в режиме коллективного доступа (Multiply Access, MA).

Возникновение коллизий в сетях Ethernet является следствием распределения узлов в пространстве (один узел начал передачу, другой узел, до которого еще не дошел сигнал первого, считает, что линия свободна и сам начинает передачу в результате чего происходит коллизия). Надежное распознавание коллизий всеми станциями сети является необходимым условием корректной работы сети Ethernet.

Алгоритм реализации метода CSMA/CD приведен на рис. 8.2.

1) Прослушивание канала связи. В этом состоянии анализируются все кадры, передаваемые физическим уровнем (средой).

2) Прием заголовка. Если заголовок кадра содержит адрес назначения, совпадающий с адресом узла, канальный уровень переходит в состояние приема, во время которого происходит прием кадра. Когда прием кадра завершен, об этом сообщается более высокому уровню сети, а канальный уровень возвращается в состояние прослушивания.

3) Ожидание. В этом состоянии узел ждет, когда среда освободится. После освобождения среды начинается передача пакета. Если передача завершается успешно (без коллизии), состояние вновь изменяется на состояние прослушивания. Если во время передачи кадра встречается коллизия, передача прерывается и ее следует повторить снова. При этом состояние изменяется на состояние задержки.

4) Состояние задержка. В этом состоянии узел находиться некоторое время и потом опять переходит в состояние ожидания. Время коллизии при каждой задержки вычисляется каждый раз заново. Основная цель заключается в недопущении блокировок, из которых пара узлов, вызвавших коллизию, не может выйти.

15. Ограничение диаметра сети при использовании метода доступа к физической среде csma/cd

Для надежного распознавания коллизий должно выполнятся соотношение Tmin ≥ PDV.

Здесь Tmin — время передачи кадра минимальной длинны, а PDV — время оборота, то есть время, за которое сигнал коллизии успевает распространиться до самого дальнего узла сети. В худшем случае сигнал должен пройти дважды между наиболее удаленными друг от друга станциями сети. Такое условие влечет за собой ограничение на максимальный диаметр сети (длину кабеля). Но это не единственное ограничение, существует также предельно допустимое затухание сигнала. Это ограничение позволяют существенно ослабить повторители (устройства, увеличивающие мощность сигнала).

С учетом всех ограничений в сети выбраны следующие предельные диаметры сети (при использовании максимально возможного числа повторителей) в сети Ethernet:

1. толстый коаксиальный кабель — 2500 м;

2. тонкий коаксиальный кабель — 925 м;

3. неэкранированнная витая пара — 500 м;

4. многомодовое оптоволокно — 2500 м.