计算机网络|链路层-随机接入（CSMA/CD）

随机接入-CSMA/CD协议

• 中文名为载波监听多址接入/碰撞检测 

多址接入MA

多个站连接在一条总线上，竞争使用总线

载波监听CS

• 先听后说：每一个站在发送帧之前先要监测一下总线上是否有其他站点在发送帧
• 检测到有总线空闲时间96比特时间，则发送这个帧。若监测到总线忙，则继续检测并等待总线转为空闲96比特时间，然后发送这个帧

碰撞检测CD

• 边说边听：边发送边检测碰撞
• 一旦冲突，立即停说，等待时机，重新再说：一旦发现碰撞，退避一段时间后，再重新发送
• 以太网还采取了一直强化碰撞措施，碰撞之后，立刻停止发送帧，并且继续发送32比特或者48比特的人为干扰信号，以便有足够多的碰撞信号使所有站点都能检测出来碰撞。

争用期（碰撞窗口）

• 主机最多经过2t（即△→0）的时长就可检测到本次发送是否遭到了碰撞
• 因此，以太网的端到端的往返传播时延2t称为争用期 或 碰撞窗口。
• 发送主机经过争用期这段时间还没有检测到碰撞，才能肯定这次发送不会发生碰撞
• 每一个主机在主机发送帧之后的一小段时间内，存在着遭遇碰撞的可能性，这一小段时间是不确定的，它取决于另一个发送帧的主机到本主机的距离，但不会超过总线的端到端往返传播时延，即一个争用期时间。
• 以太网发送帧的主机越多，端到端往返时间时延越大，发生碰撞的概率就越大，因此，共享式以太网不能连接太多的主机，使用的总线也不能太长。

最小帧长

前面说过，边发送边检测，但是如果帧太小，那么根本就没有时间检测碰撞了，所以以太网的帧不能太短！

• 以太网规定最小帧长为64字节，即512 比特（512比特即为争用期）
• 如果发送的数据很小，那么需要填充一些字节，是帧长不小于64字节
• 最小帧长保证了主机可在帧发送完成之前就检测到该帧发送过程中是否遭遇了碰撞
• 所以如果争用期期间中没有监测碰撞，那么说明后续不会发生碰撞了，但是如果监测到碰撞，那么久停止发送，发送过去的帧一定是小于64字节的，也就是说凡是长度小于64字节的帧都是由于碰撞而异常中止的无效帧

最大帧长

•  容易导致总线一直忙
• 容易导致接收方的缓冲区太满

 

退避时间计算方法

• 可重传需要推迟的平均时间随重传次数而增大，称为动态退避，减小碰撞概率，有利于系统稳定
• 重传16次仍失败，说明打算发送主机太多，以至于连续碰撞，则丢弃该帧，并向高层报告

公式极其过程

 信道利用率

发送一帧所需要的时间

理想情况：

• 各主机帧都不会发生碰撞
• 总线一旦空闲就会有某个主机立即发送帧
• 发送帧占用总线的时间为T0+t，而帧本身的发送时间为T0
• 极限信道利用率为：

 要想提高信道利用率

• t 尽量小，即以太网的距离受到限制
• T尽量大，以太网的帧的长度应尽量长些

帧发送流程图

 帧接收流程图