CSMA协议:改进的ALOHA协议

本文介绍了载波侦听多路访问协议(CSMA)的不同类型及其特点,包括非持续式、1-持续式和p-持续式等。同时,还详细解释了CSMA/CD的工作原理及其如何解决网络冲突的问题。

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载波侦听多路访问协议(CSMA)分类

特点:先听后发,改进的ALOHA协议(多了一个"听"的策略)

多点接入(MA):表示许多计算机以多点接入的方式连接在一根总线上

载波侦听(CS):指网络中的计算机在发送数据之前,会“侦听”线缆,判断是否已经有其他数据传输

非持续式

  1. 经侦听,如果介质空闲,开始发送
  2. 如果介质忙,则等待一个随机分布的时间,然后重复步骤1

优点:等待一个随机时间可以减少再次碰撞冲突的可能性

缺点:如果在这个随机时间内介质上没有数据传送,则会发生浪费

1-持续式

  1. 经侦听,如介质空闲,开始发送
  2. 如介质忙,持续侦听,一旦空闲立即发送
  3. 如果发生冲突,等待一个随机分布的时间再重复步骤1

优点:持续式的延迟时间要少于非持续式

缺点:如果两个以上的站等待发送,一旦介质空闲就一定会发生冲突

p-持续式

  1. 经侦听,如介质空闲,那么以p的概率发送,以(1–p)的概率延迟一个时间单元发送
  2. 如介质忙,持续侦听,一旦空闲重复步骤1
  3. 如果发送已推迟一个时间单元,再重复步骤1

它是1-持续式的一种特殊情况,用时间去换取更少的冲突


带冲突检测的载波侦听多路访问协议(CSMA/CD)

本质是1-持续的CSMA,先听后发,边发边听

  1. 经侦听,如介质空闲,则发送
  2. 如介质忙,持续侦听,一旦空闲立即发送
  3. 如果发生冲突,等待一个随机分布的时间再重复步骤1

为什么需要CSMA/CD?

冲突窗口

由于传播延迟时间的存在,某个站发出报文后仍会遇到冲突

发生冲突时间的上限,即发送站发出帧后能检测到碰撞的最长时间,数值上等于最远两站传播时间的两倍,即2τ

设帧在媒体上往返传输时间=1,帧在媒体上单向传播时间 = 0.5,有


冲突窗口时间的计算


所有工作站在发送的同时也接收自己的信号,监测发送的情况,一旦收到的信号与发出的不一致,就说明发生了冲突

发送站感知冲突后立即停止帧的发送,并且发一个简短的堵塞信号(称强化冲突信号,Jamming signal),通知网上各站已经发生冲突,本站及网上所有站都等待一段随机分布的时间,然后再按CSMA/CD方式重发该帧


冲突检测和处理

  • 冲突检测方法:比较发送信号(A→B)与回复信号(B→A)的能量或脉冲宽度变化
  • 最大冲突检测时间(冲突窗口):两个最远距离站点间的传输时间为k,则网络的最大冲突检测时间为2k

冲突检测的要求

  • 时隙宽度 = 最大冲突检测时间,保证在一个时隙内能够检测到最远距离的冲突
  • 发送有效帧的时间 ≥ 最大冲突检测时间防止因在发生冲突时已完成短帧发送而造成的异常情况
  • 冲突后,发送帧重传的策略




(设一个时隙Aloha系统的时隙长度为1,所有节点的数据包均等长且等于时隙长度。网络中节点数为m,各节点数据包以泊松过程到达。1.(1) 假设每个节点的数据包到达强度均为,在不同的下,使用计算机仿真时隙Aloha系统数据包传送的成功概率,绘制呼入强度和成功概率的曲线,与理论结果进行对照。注意:节点数要足够多。2.(1) 假设每个节点的数据包达到强度为,以及节点数,采用延时下届。选取合理的等待重传的节点在每一个时隙重传的概率。仿真时隙Aloha系统数据传输过程,统计在不同积压节点数的情况下,到达率及离开率,统计达到率和离开率随的分布情况,和理论值进行对照。调整大小,考察曲线的变化,和理论值进行对照。3.(1) 假设每个节点的数据包到达强度均为。以及节点数m,采用延时下界。选取合理的等待重传节点在每一个时隙重传的概率。仿真时隙CSMA协议,其中空闲时隙长度。绘制到达率和离开率随n的分布情况,和理论值进行对照,调整大小,考察曲线的变化,和理论值进行对照。4.(1) 在(3)的基础上,进一步引入碰撞检测机制,仿真CSMA/CD协议,其中空闲时隙和碰撞时隙长度均为。绘制到达率和离开率随n分布情况,和理论值进行对照,调整大小,考察曲线的变化,和理论值进行对照。 类似与第三问中的解决方法,分别对取0.06 0.1 0.2 0.6观察对比离开率和到达率随n变化的关系。) 和上个上传资源一样,这个是该实验的第二部分,都是自己从网上搜集很多资料整理之后最终呈现的结果。根据课程的更新问题也有所更新,如果有需要参考的就下载这一个就可以啦!有问题随时和我沟通,wink!
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