文档介绍：数据通信与计算机网络课件数据通信与计算机网络第七章
传统以太网 以太网的工作原理
1. 两个标准
DIX Ethernet V2 是世界上第一个局域网产品（以太网）的规约。
IEEE 的 标准”。因此， “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数据信号。
传统以太网 以太网的工作原理
“碰撞检测”就是计算机边发送数据边检测信道上的信号电压大小。
当几个站同时在总线上发送数据时，总线上的信号电压摆动值将会增大（互相叠加）。
当一个站检测到的信号电压摆动值超过一定的门限值时，就认为总线上至少有两个站同时在发送数据，表明产生了碰撞。
所谓“碰撞”就是发生了冲突。因此“碰撞检测”也称为“冲突检测”。
传统以太网 以太网的工作原理
在发生碰撞时，总线上传输的信号产生了严重的失真，无法从中恢复出有用的信息来。
每一个正在发送数据的站，一旦发现总线上出现了碰撞，就要立即停止发送，免得继续浪费网络资源，然后等待一段随机时间后再次发送。
传统以太网 以太网的工作原理
电磁波在总线上的有限传播速率的影响
当某个站监听到总线是空闲时，也可能总线并非真正是空闲的。
A 向 B 发出的信息，要经过一定的时间后才能传送到 B。
B 若在 A 发送的信息到达 B 之前发送自己的帧(因为这时 B 的载波监听检测不到 A 所发送的信息)，则必然要在某个时间和 A 发送的帧发生碰撞。
碰撞的结果是两个帧都变得无用。
传统以太网 以太网的工作原理
1 km
A
B
t
碰撞
t = 2
A 检测到发生碰撞
t =
B 发送数据
B 检测到发生碰撞
t =
t = 0
单程端到端
传播时延记为
1 km
A
B
t
碰撞
t =
B 检测到信道空闲
发送数据
t = / 2
发生碰撞
t = 2
A 检测到发生碰撞
t =
B 发送数据
B 检测到发生碰撞
t =
A
B
A
B
A
B
t = 0
A 检测到
信道空闲
发送数据
A
B
t = 0
t =
B 检测到发生碰撞
停止发送
STOP
t = 2
A 检测到
发生碰撞
STOP
A
B
单程端到端
传播时延记为
传统以太网 以太网的工作原理
重要特性
使用 CSMA/CD 协议的以太网不能进行全双工通信而只能进行双向交替通信（半双工通信）。
每个站在发送数据之后的一小段时间内，存在着遭遇碰撞的可能性。
这种发送的不确定性使整个以太网的平均通信量远小于以太网的最高数据率。
传统以太网 以太网的工作原理
4. 争用期
最先发送数据帧的站，在发送数据帧后至多经过时间 2 （两倍的端到端往返时延）就可知道发送的数据帧是否遭受了碰撞。
以太网的端到端往返时延 2 称为争用期，或碰撞窗口。
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。
传统以太网 以太网的工作原理
二进制指数类型退避算法 (truncated binary exponential type)
发生碰撞的站在停止发送数据后，要推迟（退避）一个随机时间才能再发送数据。
确定基本退避时间，一般是取为争用期 2。
定义重传次数 k ，k 10，即
k = Min[重传次数, 10]
从整数集合[0,1,…, (2k 1)]中随机地取出一个数，记为 r。重传所需的时延就是 r 倍的基本退避时间。
当重传达 16 次仍不能成功时即丢弃该帧，并向高层报告。
传统以太网 以太网的工作原理
争用期的长度
以太网取 s 为争用期的长度。
对于 10 Mb/s 以太网，在争用期内可发送512 bit，即 64 字节。
以太网在发送数据时，若前 64 字节没有发生冲突，则后续的数据就不会发生冲突。
传统以太网 以太网的工作原理
最短有效帧长
如果发生冲突，就一定是在发送的前 64 字节之内。
由于一检测到冲突就立即中止发送，这时已经发送出去的数据一定小于 64 字节。
以太网规定了最短有效帧长为 64 字节，凡长度小于 64 字节的帧都是由于冲突而异常中止的无效帧。