Fiecare nod al rețelei are un adaptor de rețea - un circuit care implementează metoda CSMA / CD la nivel hardware (sau microprogram).
Coliziuni sunt normale, deși un fenomen nedorit într-o rețea Ethernet. Metoda CSMA / CD funcționează bine doar cu o încărcare totală a canalului (mediu de transmisie) de până la 30%. Cu o sarcină mai mare, coliziunile duc la o degradare progresivă a performanței, care este un punct slab al tehnologiei Ethernet. În ciuda faptului că, în principiu, permite prezența a sute segment Ethernet yudnom (sau mii) de noduri, activitatea lor ridicat, la prețuri rezonabile dimensiunea domeniului de coliziune - un grup de noduri legate printr-un mediu comun (cabluri și repetoare) - limitat la câteva zeci de noduri. Lungimea domeniului de coliziune este limitată de timpul de propagare a semnalului dintre cele mai îndepărtate noduri unul față de celălalt.
Relațiile de timp sunt de obicei măsurate în intervale de biți bt (timp de biți). Un interval de biți este timpul necesar pentru transmiterea unui singur bit, care la o viteză de transmisie de 10 Mbps este de 0,1 μs. Grupurile adiacente pe 8 biți sunt numite byte și octeți.
Informațiile binare sunt transmise în codul Manchester. În mijlocul fiecărui interval de biți, starea din linie se modifică: de la -V la + V pentru un singur bit, de la + V la -V - pentru zero. La începutul intervalului de biți, modificarea poate fi sau nu posibilă. Transmițătorul este o sursă de curent de 40 mA, receptorul este un detector de nivel de tensiune cu rezistență ridicată la intrare. Un nod care nu transmite în acest moment adaugă o sarcină cu o rezistență mai mare de 100 kOhm. Emițător și receptor sunt conectate la un cablu coaxial comun cu o impedanță de 50 ohmi, care se termină la ambele capete ale terminatorii de 50 ohmi. Ramurile în formă de T ale cablului nu sunt permise. Două terminator formează sarcina de rezistența de curent continuu de 25 Ohm, luând în considerare rezistența cablului, această sarcină poate ajunge până la 30 de ohmi (cel mai rău caz, atunci când ansamblul este situat în mijlocul celui mai lung segment). La curent sarcină nominală de 40 mA de la un transmițător determină o cădere de tensiune de 1 V. Coliziunea este determinată de emisie-recepție de transmisie la un nivel mare (1,5 V) a liniei de semnal cauzată de funcționarea simultană a două sau mai multe emițătoare. Metoda de acces primită și metoda de transmisie a semnalului sunt critice pentru impedanța cablurilor și terminatoarelor. Atunci când se utilizează un alt (de exemplu, 75 ohmi) din terminațiile de cablu și de a aborda (nu două terminatori sau 50 ohmi) de rețea, practic inutilizabil - datorită sarcinii ridicat de rezistență a unui singur semnal de emițător va depăși detectorul de prag de coliziune. Prag de coliziune Detector (1,5-1,6 V) este selectat, astfel încât semnalul de la un emițător nu este garantat pentru a acționa un detector, iar suma semnalelor de la două emițătoare declanșează, iar pentru cele mai grave cazuri. La calcularea pragurilor apare curenților de ieșire transmițătorului dispersie, curentul maxim de intrare receptor (se produce o deplasare a nivelului de semnal), impedanța de intrare a receptorului, variația segmentului terminator rezistență rezistență DC (suma rezistenței cablului și conectorii). Prin aceste calcule se impun restricții asupra numărului de noduri din segment și a lungimii maxime a segmentului, luând în considerare rezistența cablurilor și a conectorilor. Coliziuni pot fi detectate în două moduri: în modul de transmisie și în modul de primire. În identificarea coliziunilor în modul de transmisie (transmisie detectarea coliziunilor modul) detector este necesar pentru a detecta o coliziune a două (sau mai multe) emițătoare, dintre care una - propria lui. Acesta este un caz mai ușor (în ceea ce privește finețea selecției pragurilor). Când detectarea coliziunilor în modul de recepție (mod recepție coliziune detectare) detector trebuie să detecteze o coliziune a oricăror două (sau mai multe) transmițătoare și „plug“ posibilelor valori de prag este redus. Standardul 802.3 pentru nodurile non-repetoare permite ambele moduri de detectare. Dacă toate nodurile folosesc detectarea în modul de transmisie, devine posibilă creșterea lungimii segmentului (până la 300 m, în varianta „subțire“, și până la 1000 m, în „gros“) și numărul de noduri (până la 100 „subțire“). Cu toate acestea, repetoarele ar trebui să asigure detectarea coliziunilor în modul de recepție, altfel nu vor putea raporta o coliziune unui alt segment.
- Cadru lung (lung, supradimensionat) - mai mult de 1518 octeți cu cod CRC corect. Poate fi generat de un driver incorect al adaptorului.
- Un cadru scurt (runt, subdimensionat) este mai mic de 64 octeți cu codul CRC corect. Poate fi generat de un driver incorect al adaptorului.
- Un cadru "jerky" (jabber) - mai mult de 1518 octeți cu un cod CRC incorect. Poate fi generat de un transmițător defect (adaptor).
- Eroare de aliniere - un cadru a cărui lungime nu este un multiplu al octetului. Poate fi generat de un adaptor defect, un emițător, un cablu.
- Cod eroare (eroare CRC) - cadru cu lungimea corectă, dar cu cod CRC greșit. Poate fi generată de interferențe, lungime de cablu prea lungă.
La nivelele de protocol mai înalte se transmit numai cadre care nu au erorile enumerate. Un cadru care este tăiat de o coliziune (mai puțin de 64 octeți și cu un cod CRC incorect) nu este în mod oficial confundat, dar nu este transmis la procesare la nivele mai înalte.
Între cadre trebuie să fie prevăzut un spațiu temporar IPG (Inter Packet Gap) cu o durată de 9,6 microsecunde - nodul nu este permis să înceapă transmisia mai devreme decât după intervalul IPG determina când purtător eșec. După 0,6 microsecunde după terminarea transmisiei, începe o fereastră de 1,4-μs pentru testarea lanțurilor detectorului de coliziune al ferestrei SQE. În acest moment, transmițătorul transmite cadru, cotele-miruet test special semnal SQE (eroare de calitate a semnalului), de asemenea, el heartbit, în care adaptorul determină eficiența detectarea coliziunilor. Semnalul SQE nu intră în mediul general de transmisie, ci este transmis numai între transmițător și adaptorul aceluiași nod de rețea. Acest semnal a apărut doar de la versiunea 2.0, iar în cazul în care transceiver 802.3 sau v2.0 pentru a se conecta la v1.0 adaptor, el poate percepe ca un semnal de conflict și a trimite un blocaj-secvență, ceea ce duce la imposibilitatea datelor normale.
Receptorul transmițător, ca nod relativ independent, poate (și ar trebui) să monitorizeze funcționarea adaptorului. În cazul în care detectează "talkativenessitatea" adaptorului (transmisia transmisiei este prea lungă), acesta se oprește din transmisie și este blocat până când adaptorul nu mai rămâne silențios pentru o anumită perioadă de timp. Astfel, mediul de transmisie este protejat de captură exclusivă de către un nod defect.
Adaptorul poate presupune că a fost capabil să acceseze mediul de transmisie dacă nu a detectat coliziuni la transmiterea primelor 64 de octeți ai ramei și să le raporteze la un nivel mai ridicat al protocolului. Dacă detectează o coliziune, atunci, în loc să continuați pachetul, trimiteți un scurt lanț de blocare (32-48 biți)> apoi opriți transmisia. Scopul trimiterii unei congestii este de a permite tuturor transmițătorilor implicați într-o coliziune să o observe. Trimiterea unei congestii este furnizată cu notificarea coliziunii nodurilor separate de repetoare. O situație în care o coliziune este detectată mai târziu decât o fereastră de 64 de octeți (fereastră de coliziune) se numește o coliziune târzie și este anormală pentru o rețea Ethernet.
Intervalul de timp înainte de accesul la reîncercare t RT este determinat prin intervalul de întârziere TS și un număr aleatoriu t, în funcție de numărul de încercare n:
Intervalul de întârziere pentru TS este numit și intervalul de timp și este de 512 bt. Numărul este un număr întreg t aleatoriu, distribuite uniform în intervalul de 0-2 în gradul n pentru n = 1, 2, 10 și în intervalul de 0-2 grade la 10 pentru n> 16, 10. După încercări nereușite de a transfera adaptor abandonează alte încercări Accesați, raportați eșec la niveluri mai ridicate. Timpul maxim dintre două încercări poate ajunge până la 2 în puterea de 10 x TS = 524 288 bt
52,4 ms, minimul - 0 (imediat după decalaj).
Cu detectarea coliziunilor mecanism asociat constrângeri spațiale de dimensiunea domeniului de coliziune datorită vitezei de propagare a semnalului finit în mediu de transmisie și întârzierile introduse de repetoare. Mai jos este o diagramă de timp a acțiunilor a două noduri care sunt remarcabil îndepărtate unele de altele. Fie ca nodul A să transmită un cadru la momentul t 0A. și în curând a existat o nevoie de transmisie la nodul B. Nodul B ar vedea linia liber până la momentul t 0B. și în momentul t 1B, nimic nu-l împiedică să înceapă transferul. În curând, transmițătorul va detecta o coliziune și, în loc să continue cadranul, va începe să transmită semnalul de congestie. Transmițătorul A va detecta o coliziune numai la momentul t 1A și, de asemenea, va opri transmisia cadrului. Timpul maxim în care transmițătorul este "lipsită de griji" transmite pachete va fi timpul t = t TRAmax AB + BA T așa-numitul timp duală a unei rețele rândul său, (round trip time). De data aceasta, plus transferul plămezii trebuie să fie mai mică decât timpul de transmisie a cadrului scurt, sau cadre, coliziune zdrențăros, receptorul va încerca să fie tratate în mod normal. Astfel, timpul de întoarcere dublă nu trebuie să depășească timpul de transmisie al cadrului minim. Pentru fiabilitate, luați și un stoc, luând în considerare timpul de rotație dublă nu trebuie să depășească 45 μs. Deoarece rețeaua este simetrică, pentru a defini constrângeri suficiente pentru a determina timpul de tranzit între cele două cele mai îndepărtate de fiecare alte noduri de domeniu de coliziune. În acest moment, întârzierea de propagare a semnalului inclus în cablu, întârzierea introdusă de repetoare (în cazul în care acestea apar pe drum) și adaptorul coliziune detectare timp de reacție. Acest timp nu trebuie să depășească 25,6 microsecunde, iar pentru fiabilitate este necesar să lăsați un stoc în 1-5 microsecunde. Distanța dintre cele mai îndepărtate noduri se numește diametrul domeniului de coliziune. Fast Ethernet și Gigabit Ethernet - - tehnologie de înaltă viteză au același mecanism de detectare a coliziunilor și datorită frecvențelor înalte de transmisie (bt = 10 ns în Fast si BT = 1NC în Gigabit Ethernet) pentru a limita diametrul domeniului de coliziune mai rigidă. Pentru a le atenua în Gigabit Ethernet, au continuat să crească dimensiunea minimă a cadrului.
Algoritmul de redirecționare exponențială binară
Luați în considerare modul în care se face randomizarea perioadei de așteptare după coliziunea cadrelor. După ce se produce ciocnirea, timpul este împărțit în intervale discrete, durata cărora este egală cu timpul maxim de circulație circulară a semnalului (adică trecerea lui prin cablu în direcția înainte și înapoi), 2m. Pentru a satisface necesitățile Ethernet cu dimensiunea maximă a rețelei, un slot trebuie să fie de 512 biți sau 51,2 microsecunde.
După prima coliziune, fiecare stație așteaptă intervalul 0 sau 1 înainte de a încerca să transmită din nou. Dacă două stații se ciocnesc și selectează același număr pseudo-aleator, acestea se vor ciocni din nou. După cea de-a doua ciocnire, fiecare stație selectează la întâmplare 0, 1, 2 sau 3 intervale din set și așteaptă din nou. Atunci când a treia coliziune (probabilitatea unui astfel de eveniment de dublă coliziune este 1/4) intervalele vor fi selectate în intervalul de la 0 la (2 până la 3 grade) - 1.
În general, după ce am ciocniri număr aleatoriu selectat în intervalul de la 0 la (2 la puterea i) - 1 și numărul de intervale stație transmite. Cu toate acestea, după 10 coliziuni consecutive interval de randomizare este fixat la nivelul de 1023. La 16 coliziuni consecutive controler recunoaște înfrângerea computer și returnează o eroare. Recuperarea ulterioară implică niveluri mai ridicate.
Acest algoritm, numit algoritm de expansiune binară exponențială, a fost ales pentru contabilizarea dinamic a numărului de stații care încearcă să transmită. Dacă selectați un interval de randomizare la 1023, probabilitatea unei coliziuni a doua este neglijabilă, dar timpul de așteptare mediu va fi de sute de măsuri, astfel încât timpul mediu de întârziere este prea lung. Pe de altă parte, în cazul în care fiecare stație va alege un timp de așteptare de doar două opțiuni, 0 și 1, în cazul unei coliziuni sute de stații, acestea vor continua să se confrunte cu peste si peste din nou, atâta timp cât 99 dintre ei vor alege 1, și o stație - 0 Acest eveniment poate fi așteptat ani de zile. creșterea exponențială spațiere pe măsură ce apar randomizare repetate coliziuni, algoritmul prevede o ușoară întârziere de timp în coliziune a unui număr mic de stații și, în același timp, se asigură că coliziunea unui număr mare de stații de conflict este rezolvată într-un timp rezonabil.
După cum reiese din descrierea de mai sus, nu există confirmări în sistemul CSMA / CD. Deoarece absența simplă a coliziunilor nu garantează încă că biții nu au fost distorsionați de zgomotele de pe cablu, pentru o comunicare sigură este necesar să se verifice suma de control și, dacă este corect, să se trimită un cadru de confirmare expeditorului. Din punctul de vedere al protocolului, acesta va fi un alt obiect obișnuit, care trebuie să lupte pentru canal, precum și cadrul de informare. Cu toate acestea, o modificare simplă a algoritmului de control al canalului va accelera transferul de confirmare a recepționării cu succes a cadrului. Tot ce este necesar este să rezervați primul interval de timp după transmiterea cu succes a cadrului după ce postul a primit acest cadru. Din păcate, standardul nu oferă o astfel de oportunitate.
Trimiteți-le prietenilor: