目錄

1 前言

最初的以太網(wǎng)是將許多計算機都連接到一根總線上。易于實現(xiàn)廣播通信。當初認為這樣的連接方法既簡單又可靠，因為總線上沒有有源器件，總線上每一個計算機都能檢測到其他計算機發(fā)出的信號，這就是廣播通信方式

但有時我們想一對一的通信，這種情況下就要在發(fā)送數(shù)據(jù)幀的首部中寫明接收主機的地址，如圖，若B向D發(fā)送數(shù)據(jù)時，可以指明接收主機D的地址，由于只有D的地址和數(shù)據(jù)中的接收地址相同，所以只有D接收到數(shù)據(jù)，其他主機檢測到不是發(fā)給自己的數(shù)據(jù)則會丟棄數(shù)據(jù)，這樣就在廣播通信中實現(xiàn)了一對一的通信

2 以太網(wǎng)采取了兩種重要的措施

為了通信的簡便，以太網(wǎng)采取了兩種重要的措施：

采用較為靈活的無連接的工作方式以太網(wǎng)發(fā)送的數(shù)據(jù)都使用曼徹斯特 () 編碼 2.1 無連接的工作方式 2.2 使用曼徹斯特 () 編碼

關(guān)于曼徹斯特 () 編碼，可參考我的這篇文章 計算機網(wǎng)絡-關(guān)于信號的調(diào)制

2.3 存在的問題

總線型以太網(wǎng)在同一時間內(nèi)只允許一臺計算機發(fā)送數(shù)據(jù)，那么該如何協(xié)調(diào)各個計算機之間的工作？下面介紹的 CSMA/CD協(xié)議 就是解決方案

3 CSMA/CD協(xié)議

CSMA/CD的工作流程圖：

3.1 存在的問題

既然每一個發(fā)送站在發(fā)送之前都已經(jīng)檢測到信道當前為“空閑”那為何還會出現(xiàn)“碰撞”呢？

這是因為數(shù)據(jù)電磁波在總線上傳輸時是以有限的速度傳播的，如某個發(fā)送站監(jiān)聽到總線是空閑時，總線并非真的是空閑的，如下圖中A，B兩個站點距離為1km，之間用同軸電纜相連，電磁波在1km電纜上的傳播時延大約為5ms，因此從A發(fā)向B的信息，大約要經(jīng)過5ms才能到達B，若B在A發(fā)送給自己的消息之前也發(fā)送了一個數(shù)據(jù)出去，則必然在某個時間，B發(fā)出的數(shù)據(jù)會和A發(fā)出的數(shù)據(jù)在總線上發(fā)生碰撞

我們把總線上端到端的一趟時間記為 τ，圖中當τ為0時A發(fā)送數(shù)據(jù)，B檢測到總線為空閑，在時間 τ-δ 時，A發(fā)送的數(shù)據(jù)還沒有到達B，B因為檢測到總線空閑，就開始發(fā)送數(shù)據(jù)，設在τ-δ/2 時，發(fā)生了碰撞，這時由于數(shù)據(jù)還在總線上傳輸，A和B都不知道數(shù)據(jù)發(fā)生了碰撞，但當 t=τ 時，A的數(shù)據(jù)發(fā)送到B了，B就檢測到碰撞了于是停止發(fā)送數(shù)據(jù)，在時間 t=2τ-δ 時，B發(fā)送給A的數(shù)據(jù)到達了A，A檢測到了碰撞，也停止發(fā)送了數(shù)據(jù)

3.2 重要特性 3.3 爭用期

爭用期的長度：

最短有效幀長：

3.4 二進制指數(shù)類型退避算法 ( type)

發(fā)生碰撞的站在停止發(fā)送數(shù)據(jù)后，要推遲（退避）一個隨機時間才能再發(fā)送數(shù)據(jù)，這個隨機時間就要用到二進制指數(shù)類型退避算法：

確定基本退避時間，一般是取為爭用期 2τ定義重傳次數(shù) k ，k ≤ 10，即 k = Min[重傳次數(shù), 10]從整數(shù)集合[0,1,…, (2k2^k2k -1)]中隨機地取出一個數(shù)，記為 r。重傳所需的時延就是 r 倍的基本退避時間當重傳達 16 次仍不能成功時即丟棄該幀，并向高層報告 3.5 強化碰撞

當發(fā)送數(shù)據(jù)的站一旦發(fā)現(xiàn)發(fā)生了碰撞時：