Метод доступа CSMA/CD

В сетях Ethernet используется метод доступа к среде передачи данных, называемый методом коллективного доступа с опознаванием несущей и обнаружением коллизий - carrier-sense-multiply-access with collision detection, CSMA/CD.

Этот метод применяется исключительно в сетях с логической общей шиной. Все компьютеры такой сети имеют непосредственный доступ к общей шине, поэтому она может быть использована для передачи данных между любыми двумя станциями в 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. Простота схемы подключения - это один из факторов, определивших успех стандарта Ethernet.

Рисунок 3. Метод доступа к среде CSMA/CD

Все данные, передаваемые по сети, помещаются в кадры определенной структуры и снабжаются уникальным адресом станции назначения.

Чтобы получить возможность передавать кадр, станция должна убедиться, что разделяемая среда свободна. Это достигается прослушиванием основной гармоники сигнала, которая также называется несущей частотой (carrier-sense, CS). Признаком незанятости среды является отсутствие на ней несущей частоты.

Если среда свободна, то узел имеет право начать передачу кадра. Этот кадр изображен на рис. 3 первым. Станция 1 обнаружила, что среда свободна, и начала передавать свой кадр. Кадр данных всегда сопровождается преамбулой, которая состоит из 7 байт, состоящих из значений 10101010, и 8-го байта, равного 10101011. Преамбула нужна для вхождения приемника в побитовый и побайтовый синхронизм с передатчиком.

Все станции, подключенные к кабелю, могут распознать факт передачи кадра, и та станция, которая узнает собственный адрес в заголовках кадра, записывает его содержимое в свой внутренний буфер, обрабатывает полученные данные, передает их вверх по своему стеку, а затем посылает по кабелю ответ. Адрес источника содержится в исходном кадре, поэтому станция-получатель знает, кому нужно послать ответ.

Станция 2 во время передачи кадра первой станцией также пыталась начать передачу своего кадра, однако обнаружила, что среда занята - на ней присутствует несущая частота, и вынуждена ждать, пока станция 1 не прекратит передачу своего кадра.

После окончания передачи кадра все узлы сети обязаны выдержать межкадровый интервал (Inter Packet Gap) длительностью 9,6 мкс. Эта пауза нужна для приведения сетевых адаптеров в исходное состояние, а также для предотвращения монопольного захвата среды одной станцией. После окончания межкадрового интервала станции имеют право начать передачу своего кадра, так как среда свободна.

В приведенном примере на рисунке 3 стация 2 дождалась окончания передачи кадра станцией 1, сделала паузу в 9,6 мкс и начала передачу своего кадра.

Из-за задержек распространения сигнала по кабелю не все узлы строго одновременно фиксируют факт окончания передачи кадра станцией 1.

Механизм прослушивания среды и пауза между кадрами не гарантируют от возникновения такой ситуации, когда две или более станции одновременно решают, что среда свободна, и начнут передавать свои кадры. В таком случае происходит коллизия, так как содержимое обоих кадров сталкивается на общем кабеле и происходит искажение информации - методы кодирования, используемые в Ethernet, не позволяют выделять сигналы каждой станции из общего сигнала.

Коллизия - это нормальная ситуация в работе сетей Ethernet, являющаяся следствием распределенного характера сети. Суть состоит в том, что один узел начинает передачу раньше другого, но до второго узла сигналы первого могут просто не успеть дойти к тому времени, когда второй узел решает начать передачу своего кадра. В примере, изображенном на рис. 3, коллизию породила одновременная передача данных станциями 3 и 1.

Для корректной обработки коллизии, все станции одновременно наблюдают за возникающими на кабеле сигналами. Если передаваемые и наблюдаемые сигналы отличаются, то фиксируется обнаружение коллизии (collision detection, CD). Для увеличения вероятности скорейшего обнаружения коллизии всеми станциями сети станция, которая обнаружила коллизию, прерывает передачу своего кадра (в произвольном месте, возможно, и не на границе байта) и усиливает ситуацию коллизии посылкой в сеть специальной последовательности из 32 бит, называемой jam-последовательностью.

Перейти на страницу: 1 2 3

Другие публикации

Блок питания мониторов
Наибольшее распространение в схемотехнике источников питания мониторов получил импульсный источник питания, содержащий стабилизатор напряжения, регулирующий элемент к ...

Генератор строчной развертки
Для отклонения электронного луча как в передающих, так и в приемных трубках по горизонтали (строчная развертка) и по вертикали (кадровая развертка) используются генер ...

Меню

Copyright @2020, TECHsectors.ru.