《高性能计算机网络》课程教学课件（讲义）第七章 数据链路层 第42讲 以太网工作原理

第42 讲以太网工作原理

第42 讲以太网工作原理

7.7.2Ethernet基本工作原理CSMA/CD的工作过程结点A结点B结点CEthernet结点D结点E

7.7.2 Ethernet基本工作原理 CSMA/CD的工作过程 *

CSMA/CD的发送流程要点·先听后发·边听边发·冲突停止·延迟重发

CSMA/CD的发送流程要点： •先听后发 • 边听边发 •冲突停止 •延迟重发 *

Ethernet发送航数据发送装配响流程+总线忙？N启动发送N冲夹吗？N冲央加盟发送完成？等待后退结束：冲央次数发送成功N+1+N延退时间N冲央次数计算后退过多？延返时间Y结束：冲央过多

Ethernet 数据发送 •流程 *

载波侦听过程总线电平跳变与总线忙闲状态的判断v(t)0总线忙总线空闲

载波侦听过程 •总线电平跳变与总线忙闲状态的判断 *

冲突检测方法冲突窗口的概念结点结点总线结点A结点B冲突发生T=D/V喷A慎B21A+B

冲突检测方法 •冲突窗口的概念 *

曼彻斯特编码信号的波形叠加VI()..I--1-1---.-.--品------::------.E--R..--.":.-:-:--.:V2(0)---1--5"8--I"-----II-""---:--IA--.a--.--I1---."-:--1-II---1ai-n-.-:I:-I.--..--..--...--.-"-.--4-.---TTT.-首I.---.-.--:.--:"----""----:VI(0)+V2(0)-.------:--1"----II1A.-.1.----I---:*------a品aYi.-...-W = F".--:!:.....*

曼彻斯特编码信号的波形叠加 • *

Ethernet协议标准规定的冲突窗口值·在Ethernet协议标准中，规定的冲突窗（collision window）长度为51.2μs;，Ethernet的数据传输速率为10Mbps，冲突窗口的51.2us可以发送512bit（64B）数据，64B是Ethernet的最短帧长度；当一个结点发送一个最短顿，或一个长顿的前64个字节数据时没有发现冲突则表示该结点已经独自获得总线发送权，并可以继续发送后续的字节

Ethernet协议标准规定的冲突窗口值 •在Ethernet协议标准中，规定的冲突窗 口（collision window）长度为51.2µs； • Ethernet的数据传输速率为10Mbps，冲 突窗口的51.2µs可以发送512bit（64B） 数据，64B是Ethernet的最短帧长度； •当一个结点发送一个最短帧，或一个长 帧的前64个字节数据时没有发现冲突， 则表示该结点已经独自获得总线发送 权，并可以继续发送后续的字节。 *

发现冲突、停止发送·如果在发送数据过程中检测出冲突，为了解决信道争用冲突，发送结点要进入停止发送数据、随机延迟后重发的流程·随机延迟重发的第一步是发送"冲突加强信号"。发送冲突加强信号的目的是确保有足够的冲突持续时间，使网中所有结点都能检测出冲突存在，立即丢弃冲突顿，减少由于冲突浪费的时间，提高信道利用率

发现冲突、停止发送 •如果在发送数据过程中检测出冲突，为了 解决信道争用冲突，发送结点要进入停止 发送数据、随机延迟后重发的流程； •随机延迟重发的第一步是发送“冲突加强信 号”。发送冲突加强信号的目的是确保有足 够的冲突持续时间，使网中所有结点都能 检测出冲突存在，立即丢弃冲突帧，减少 由于冲突浪费的时间，提高信道利用率。 *

随机延迟重发·Ethernet协议规定一个顿的最大重发次数为16CSMA/CD后退延迟算法是截止二进制指数后退延迟算法；该算法可以表示为：t=2×R×a。其中，t为重新发送所需的后退延迟时间，a为冲突窗口值，R为随机数。结点重发后退的延迟时间是冲突窗口值的整数倍，并与以冲突次数为二进制指数的幂值成正比

随机延迟重发 • Ethernet协议规定一个帧的最大重发次数为16 ； • CSMA/CD后退延迟算法是截止二进制指数后退 延迟算法； • 该算法可以表示为：τ＝2 k ×R×a。其中，τ为重 新发送所需的后退延迟时间，a为冲突窗口值 ，R为随机数。 • 结点重发后退的延迟时间是冲突窗口值的整数 倍，并与以冲突次数为二进制指数的幂值成正 比。 *