Медведская ТМ / Теория по Инф.сетям / Метод доступа CSMA CD

Метод передачи данных CSMA/CD. Что такое коллизия.

Протокол CSMA/CD – основа информационной технологии Ethernet. Основные задачи этого протокола: обеспечить равноправный (или множественный) доступ участников сети к физической среде передачи данных и осуществлять обнаружение возникновение коллизий. При данном методе доступ к среде осуществляется случайным образом.

Перед отправкой кадра передающая станция слушает состояние физической среды (то есть, принимает и анализирует возникающие на нем электрические сигналы), чтобы обнаружить, не передается ли уже по кабелю кадр данных от другой станции. Если опознается несущая (carrier-sense, CS), то станция откладывает передачу своего кадра до окончания чужой передачи, и только потом пытается вновь его передать. Возможна ситуация когда две станции одновременно могут решить, что в данный момент времени нет передачи, и начать одновременно передавать свои кадры. Тогда содержимое обоих кадров сталкивается, что приводит к искажению информации – такое явление называется коллизией.

Все узлы одновременно наблюдают за возникающими на кабеле сигналами. Узел, который первым обнаружил коллизию (collision detection, CD) усиливает явление коллизии для немедленного обнаружения коллизии всеми станциями сети.

После обнаружения коллизии передающая станция обязана прекратить передачу и ожидать в течение короткого случайного интервала времени, а затем может снова сделать попытку передачи кадра.

Метод CSMA/CD определяет основные временные и логические соотношения, гарантирующие корректную работу всех станций в сети:

1. Между двумя последовательно передаваемыми по общему кабелю кадрами должна выдерживаться пауза в 9.6 мкс; эта пауза нужна для приведения в исходное состояние сетевых адаптеров узлов, а также для предотвращения монопольного захвата среды передачи данных одной станцией.

2. При обнаружении коллизии станция выдает в среду специальную 32-х битную последовательность (jam-последовательность), усиливающую явление коллизии для более надежного распознавания ее всеми узлами сети.

3. После обнаружения коллизии каждый узел, который передавал информацию, после некоторой задержки пытается повторно передать свой кадр. Узел делает максимально 16 попыток передачи этого кадра информации, после чего отказывается от его передачи. Величина задержки выбирается как равномерно распределенное случайное число из интервала, длина которого экспоненциально увеличивается с каждой попыткой.

Что означает запись PDV ==512 bt?

Максимальное время, спустя которое с момента начала передачи узел еще может обнаружить коллизию - это время двойного оборота сигнала (Path Delay Value, PDV). Это время так же называется задержкой на двойном пробеге RTD.

Значение PDV определяет суммарную задержку, связанную как с задержкой из-за конечной длины сегментов, так и с задержкой, возникающей при обработке кадров на физическом уровне промежуточных повторителей и оконечных узлов. Для измерения PDV применяется битовое время (bit time).

Время в 1bt (bit time) соответствует время, необходимое для передачи одного бита, например, в технологии 100Мб/с - 1bt =0,01 мкс.

Для сетей Fast Ethernet при полудуплексном режиме передачи данных, время двойного оборота сигнала между двумя самыми удаленными друг от друга станциями сети должно не превышать 512 bt, т.е. PDV=512bt.

В полнодуплексном режиме необходимо определить процедуры управления потоком кадров, так как без этого механизма возможны ситуации, когда буферы коммутатора переполнятся и он начнет терять кадры с данными, что всегда крайне нежелательно, так как восстановление информации будет осуществляться более медленными протоколами транспортного или прикладного уровней. Обычно, при заполнении буфера коммутатора до определенного предела, коммутатор посылает передающему устройству сообщение о временном прекращении передачи XOFF (это сообщение схоже с сообщением о коллизии). При освобождении буфера посылается сообщение о возможности возобновить передачу (XON).

2