CSMA/CD协议

本文深入探讨了以太网中使用的曼彻斯特编码信号及其同步问题,以及CSMA/CD协议中多点接入和碰撞检测的工作原理。

摘要生成于 C知道 ,由 DeepSeek-R1 满血版支持, 前往体验 >

前奏:

 

以太网发送的数据都使用曼彻斯特编码的信号,二进制基带数字信号就是高低电压交替出现的信号。使用这个信号的最大问题就是当出现一长串1或0时,接收端就无法从受到的比特流中提取同步位(即比特同步)信号。曼彻斯特编码就是把每个码元在分成两个相等的间隔。码元1是在前一个间隔为低电压而后一个间隔为高电压。码元0则正好相反,从高电压变到底电压(也可以采用相反的规定)这样就保证了在每个码元的正中间出现一次电压转换,而接受段就利用这种电压转换很方便的把位同步信号提取出来。但是在曼彻斯特编码缺点就是它所占的频带宽度比原始的基带信号增加了一倍(以为每秒传送的码元书加倍了 )。

 

CSMA/CD(载波监听多点接入/碰撞检测):

多点接入:

就是总线型网络,许多计算机以多点接入的方式连接在一份总线上,协议的实质是载波监听碰撞检测载波监听:就是发送前先检测下总线上是否有其他站在发送数据,如果有,则暂时不要发送数据,要等信道变为空闲时再发送,其实总线上并没有"载波",载波监听就是用电子技术检测总线上有没有其他计算机发送的信号。

碰撞检测:


每个正在发送数据的站,一旦发现总线上出现上碰撞,适配器就停止发送,免得浪费资源,然后等一段时间再次发送。

 

### CSMA/CD协议概述 CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection),即带冲突检测的载波侦听多路访问,是一种用于局域网的数据链路层介质访问控制方法。它允许网络中的多个设备共享同一个通信信道,并通过特定机制减少数据碰撞的可能性。 #### 基本概念 CSMA/CD的核心思想在于,在发送数据前先监听信道是否空闲[^1]。如果信道被占用,则推迟发送;如果信道空闲,则立即发送数据并持续监测是否有其他设备在同一时间发送数据而导致冲突发生。一旦发现冲突,所有涉及冲突的设备都会停止发送,并进入退避状态,随后重新尝试发送过程[^2]。 #### 工作流程 以下是CSMA/CD的主要工作阶段描述: - **载波侦听**:在准备发送数据之前,设备会检查当前信道的状态。只有当信道处于空闲状态时,才会发起数据传输操作[^3]。 - **数据发送**:一旦确认信道可用,设备将开始发送其数据包。与此同时,该设备还会继续监控信道状况以判断是否存在潜在的冲突情况。 - **冲突检测**:假如两个或者更多设备几乎同时决定利用相同的信道资源进行通讯,那么它们之间就会产生所谓的“冲突”。此时,这些参与冲突的节点能够迅速识别这一现象,并立刻中断自己的传输活动。 - **退避算法与重试**:每当遇到上述提到的那种冲突事件之后,每一个受到影响的终端都需要遵循一套预定义好的规则——也就是常说的“指数背离策略”,来计算各自应该等待多久再做下一次尝试去获取使用权的机会。 #### 关键参数说明 为了有效实施CSMA/CD技术,还需要考虑以下几个重要方面: - **最小帧长度**:这是指在一个给定网络环境下所能成功传递信息所需的最短单位大小。设定这样一个阈值有助于确保即使发生了轻微的时间差错也能及时察觉到任何可能存在的冲撞情形。 - **最大传播延迟**:指的是信号从源地址到达目标位置所需耗费的最大时限。此数值对于界定整个系统的性能边界至关重要,因为它直接影响着能否快速响应突发性的竞争请求以及妥善处理不可避免的干扰因素等问题。 ```python def calculate_min_frame_length(propagation_delay, transmission_rate): """ 计算基于指定传播延迟和传输速率下的最小帧长 参数: propagation_delay (float): 传播延迟时间(秒) transmission_rate (int): 数据传输率(bit/s) 返回: int: 最小帧长度(比特数) """ min_frame_length = 2 * propagation_delay * transmission_rate return round(min_frame_length) ``` #### 实际应用领域 目前来看,尽管现代高速以太网已经逐渐淘汰了传统的半双工模式从而减少了对CSMA/CD的需求量级,但在某些低速或特殊场景里仍然可以看到它的身影。比如早期版本的标准IEEE802.3所支持的各种物理媒介连接方式就广泛采用了这项关键技术作为基础架构的一部分。
评论
添加红包

请填写红包祝福语或标题

红包个数最小为10个

红包金额最低5元

当前余额3.43前往充值 >
需支付:10.00
成就一亿技术人!
领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝 规则
hope_wisdom
发出的红包
实付
使用余额支付
点击重新获取
扫码支付
钱包余额 0

抵扣说明:

1.余额是钱包充值的虚拟货币,按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载,可以购买VIP、付费专栏及课程。

余额充值