Алгоритм доступа к сети

В начале из кадра, предназначенного для передачи, абонент (узел)

формирует пакет. Далее при обозначении блоков информации,

передаваемых по сети при использовании алгоритма CSMA/CD, понятия

«кадр» и «пакет» не различаются, что не совсем правильно, но

соответствует сложившейся практике.

Если после подготовки пакета сеть свободна, то абонент (узел)

имеет право начать передачу. Но в первую очередь он должен

проверить, прошло ли минимально допустимое время IPG после

предыдущей передачи (блок 1 на рисунке). Только по окончании

времени IPG абонент может начать передачу битов своего пакета (блок 2

на рисунке).

После передачи каждого бита абонент поверяет наличие конфликта

(коллизии) в сети. Если коллизий нет, передача битов продолжается до

окончания пакета (блок 4 на рисунке). В этом случае считается, что

передача прошла успешно.

Если после передачи какого-то бита обнаружена коллизия, то

передача пакета прекращается. Абонент (узел) усиливает коллизию,

передавая 32-битовый сигнал ПРОБКА (JAM) и начинает готовиться к

следующей попытке передачи (блок 3 на рисунке). Сигнал ПРОБКА

гарантирует, что факт наличия коллизии обнаружат все абоненты,

участвующие в конфликте.

После передачи сигнала ПРОБКА абонент, обнаруживший коллизию,

увеличивает значение счетчика числа попыток (перед началом передачи

счетчик был сброшен в нуль). Максимальное число попыток передачи

должно быть не более 16, поэтому если счетчик попыток переполнился,

то попытки передать пакет прекращаются. Считается, что в этом случае

сеть сильно перегружена, в ней слишком много коллизий. Эта ситуация –

аварийная, и обрабатывается она на более высоких уровнях протоколов

обмена.

Если же количество попыток не превысило 16, то производится

вычисление величины задержки по приведенной формуле, а затем и

выдержка вычисленного временного интервала. Случайный характер

величины задержки с высокой степенью вероятности гарантирует, что у

всех абонентов, участвующих в конфликте, задержки будут различными.

Затем попытка передать пакет повторяется с начала. Абонент, у

которого вычисленная задержка будет меньше, начнет следующую

передачу первым и заблокирует все остальные передачи.

Рис. 1.1. Структурная схема алгоритма доступа к сети в соответствии с

методом CSMA/CD

Если в момент возникновения заявки на передачу (после окончания

подготовки пакета) сеть занята другим абонентом, ведущим передачу, то

данный абонент ждет освобождения сети (блок 5 на рисунке). После

освобождения сети он должен выждать время IPG после предыдущей

передачи по сети до начала собственной передачи. Это связано с

конечным быстродействием узлов, осуществляющих проверку наличия

несущей (занятости среды каким либо передающим абонентом).

Таким образом, получается, что метод CSMA/CD не только не

предотвращает коллизии, наоборот, он их предполагает и даже

провоцирует, а затем разрешает. Например, если заявки на передачу

возникли у нескольких абонентов во время занятости сети, то после ее

освобождения все эти абоненты одновременно начнут передачу и

образуют коллизию.. Коллизия появляются и в случае свободной сети,

если заявки на передачу возникают у нескольких абонентов

одновременно. В обоих случаях под словом «одновременно» понимается

«в пределах интервала двойного прохождения сигнала по сети», то есть

в пределах 512-битовых интервалов. Точно так же в пределах 512-

битовых интервалов обнаруживаются все коллизии в сети.

Если коллизия обнаруживается раньше 480 – битового интервала, то

в результате в сети образуются пакеты, длина которых меньше нижнего

установленного предела в 512 – битовых интервалов (64 байта) даже с

добавлением сигнала ПРОБКА. Такие пакеты (кадры) называются

карликовыми (runt frames). Если же коллизия обнаруживается в конце

512-битового интервала (после 480 – битового интервала), то в

результате может получиться пакет допустимой длины (вместе с

сигналом ПРОБКА). Такие пакеты называть карликовыми не совсем

корректно. Сигнал ПРОБКА, образующий 32 последних бита пакета,

выступает в виде контрольной суммы пакета. Однако вероятность того,

что ПРОБКА будет соответствовать правильной контрольной сумме

пакета, бесконечно мала (примерно 1 случай на 4, 2 миллиарда).

Коллизии (наложения пакетов в процессе передачи) могут и должны

обнаруживаться до окончания передачи. Действительно, анализ

принятого в конце каждого пакета поля FCS, фактически содержащего

помехоустойчивый циклический код CRC (Cyclic Redundancy Check),

привел бы неоправданному снижению скорости передачи.

Практически коллизии обнаруживаются либо самим передающим

абонентом, либо повторителями в сети, возможно, задолго до окончания

передачи заведомо испорченного пакета. Если учесть, что длина пакетов

в локальной сети типа Ethernet / Fast Ethernet может лежать в диапазоне

от 64 до 1518 байт, то досрочное прекращение передачи и освобождение

линии означает заметное повышение эффективности использования ее

пропускной способности.

Первым признаком возникновения коллизии является факт

получения сигнала ПРОБКА передающим абонентом во время передачи

пакета. Другие признаки связаны с неверным форматом пакетов,

передача которых была досрочно прекращена из-за возникновения

коллизии:

· длина пакета меньше 64 байт (512 бит);

· пакет имеет неверную контрольную сумму FCS (точнее, неверный

циклический код);

· длина пакета не кратна восьми.