15. Классификация методов доступа. Метод доступа csma/cd.

В ЛВС используется разделяемая среда передачи, т.е. все компьютеры сети имеют совместный доступ к кабелю. Если два или более компьютеров попытаются передавать данные одновременно, то их кадры «столкнутся» и будут испорчены. Возникнет ситуация, называемая коллизией. Поэтому передача данных по сети включает две задачи:

• поместить данные в кабель без коллизии;

• принять данные с достаточной степенью уверенности, что они не повреждены коллизией.

Эти задачи решаются с помощью выбора метода доступа – алгоритма использования общей среды передачи. Можно сказать, что метод доступа служит для предотвращения одновременного доступа к кабелю нескольких компьютеров и гарантирует, что в каждый момент времени только один компьютер будет передавать данные.

Все сетевые компьютеры должны использовать один и тот же метод доступа, иначе одни методы будут доминировать над другими, что не позволит осуществить передачу.

Существует три основных метода доступа к разделяемой среде передачи:

1. Множественный доступ с контролем несущей

• с обнаружением коллизий (CSMA/CD);

• с предотвращением коллизий (CSMA/CA);

2. Доступ с передачей маркера;

3. Доступ по приоритету запроса.

Метод CSMA/CD (carrier-sense-multiply-access with collision detection) разработан в конце 60-х годов. Используется в сетях Ethernet, т.е. в сетях с логической топологией «общая шина». Название метода раскрывает его суть.

Все компьютеры такой сети имеют непосредственный доступ к шине для передачи и получения данных – отсюда «множественный доступ». Чтобы получить возможность передавать данные, компьютер должен убедиться, что разделяемая среда свободна. Поэтому все станции «прослушивают» кабель. Признаком незанятости среды является отсутствие в ней основной гармоники (несущей частоты) – «контроль несущей».

Если среда свободна, начинается передача кадра. Все узлы его получают, но записывает только тот, кто узнает свой адрес в заголовке. После окончания передачи кадра все узлы сети обязаны выдержать технологическую паузу в 9,6 мкс – межкадровый интервал. Он необходим для приведения сетевых адаптеров в исходное состояние и для предотвращения монопольного захвата среды одной станцией.

Все станции наблюдают за возникающими на кабеле сигналами. Если передаваемые и наблюдаемые сигналы отличаются, то фиксируется коллизия (несколько станций одновременно передали кадр по общей среде, и произошло искажение информации). Компьютер, который обнаружил коллизию, прерывает передачу и усиливает ситуацию коллизии посылкой в сеть специальной 32-битной последовательности – jam-последовательности. После этого все станции обязаны прекратить передачу на некоторый случайный интервал времени.

Основные свойства метода CSMA/CD:

1. Метод носит вероятностный и состязательный характер. Компьютеры конкурируют за право передавать данные. Вероятность успешного получения в свое распоряжение общей среды передачи зависит от загруженности сети. Метод не гарантирует доступ.

2. Способность обнаруживать коллизии ограничивает область действия метода. Для каждого типа кабеля существует эффективная длина, свыше которой сигнал ослабевает и компьютеры не могут его «услышать».

3. При интенсивном трафике возрастает число коллизий. Следовательно, пропускная способность сети Ethernet резко падает, т.к. сеть постоянно занята повторными попытками передачи кадров (лавинообразное нарастание повторных передач). Поэтому ограничено количество станций, которые можно подключить к сегменту кабеля.