Алгоритм доступу до мережі
На рис. 10.1 показано структурну схему алгоритму доступу до мережі відповідно до методу CSMA/CD для одного з абонентів, які мають дані (кадри) для передачі.
На початку кадру, призначеного передачі, абонент (вузол) формує пакет. p align="justify"> Далі при позначенні блоків інформації, що передаються по мережі при використанні алгоритму CSMA/CD, поняття "кадр" і "пакет" не різняться, що не зовсім правильно, але відповідає практиці, що склалася.
Якщо після підготовки пакета мережа вільна, абонент (вузол) має право розпочати передачу. Але в першу чергу він повинен перевірити, чи минув мінімально допустимий час IPG після попередньої передачі (блок 1 малюнку). Тільки після закінчення часу IPG абонент може розпочати передачу бітів свого пакета (блок 2 малюнку).
Після передачі кожного біта абонент перевіряє наявність конфлікту (колізії) у мережі. Якщоколізійні, передача бітів триває до закінчення пакета (блок 4 малюнку). І тут вважається, що передача пройшла успішно.
Якщо після передачі якогось біта виявлена колізія, то передача пакета припиняється. Абонент (вузол) посилюєколізію, передаючи 32-бітовий сигнал ПРОБКА (JAM) і починає готуватися до наступної спроби передачі (блок 3 малюнку). Сигнал ПРОБКА гарантує, що факт наявностіколізіївиявлять усі абоненти, які беруть участь у конфлікті.
Після передачі сигналу ПРОБКА абонент, який виявивколізію, збільшує значення лічильника числа спроб (перед початком передачі лічильник був скинутий в нуль). Максимальна кількість спроб передачі має бути не більше 16, тому якщо лічильник спроб переповнився, спроби передати пакет припиняються. Вважається, що в цьому випадку мережа сильно перевантажена, в ній занадтобагатоколізій. Ця ситуація – аварійна, і обробляється на більш високих рівнях протоколів обміну.
Якщо кількість спроб не перевищила 16, то проводиться обчислення величини затримки за наведеною формулою, а потім і витримка обчисленого часового інтервалу. Випадковий характер величини затримки з високим рівнем ймовірності гарантує, що в усіх абонентів, які у конфлікті, затримки будуть різними. Потім спроба передати пакет повторюється спочатку. Абонент, у якого обчислена затримка буде меншою, почне наступну передачу першою та заблокує всі інші передачі.
Мал. 10.1.Структурна схема алгоритму доступу до мережі відповідно до методу CSMA/CD
Якщо у момент виникнення заявки на передачу (після закінчення підготовки пакета) мережа зайнята іншим абонентом, що веде передачу, то цей абонент чекає на звільнення мережі (блок 5 на малюнку). Після звільнення мережі він повинен почекати час IPG після попередньої передачі мережі до початку власної передачі. Це з кінцевим швидкодією вузлів, здійснюють перевірку наявності несучої (зайнятості середовища будь-яким передавальним абонентом).
Таким чином, виходить, що метод CSMA/CD не тільки не запобігає колізії, навпаки, він їх передбачає і навіть провокує, а потім дозволяє. Наприклад, якщо заявки на передачу виникли у кількох абонентів під час зайнятості мережі, то після її звільнення всі ці абоненти одночасно почнуть передачу і утворюють колізію .Колізіїз'являються і у разі вільної мережі, якщо заявки на передачу виникають у кількох абонентів одночасно. В обох випадках під словом "одночасно" розуміється "у межах інтервалу подвійного проходження сигналу по мережі", тобто в межах512-бітових інтервалів. Так само в межах 512-бітових інтервалів виявляються всі колізії в мережі.
Якщоколізіявиявляється раніше 480 - бітового інтервалу, то в результаті в мережі утворюються пакети, довжина яких менше нижньої встановленої межі в 512 - бітових інтервалів (64 байти) навіть з додаванням сигналу ПРОБКА. Такі пакети називаються карликовими (runt frames). Якщо ж колізія виявляється в кінці 512-бітового інтервалу (після 480 - бітового інтервалу), то в результаті може вийти пакет допустимої довжини (разом з сигналом ПРОБКА). Такі пакети називати карликовими не зовсім коректно. Сигнал пробка, що утворює 32 останніх біта пакета, виступає у вигляді контрольної суми пакета. Однак ймовірність того, що ПРОБКА відповідатиме правильній контрольній сумі пакета, нескінченно мала (приблизно 1 випадок на 4,2 мільярда).
Колізії(накладання пакетів у процесі передачі) можуть і повинні виявлятися до закінчення передачі. Справді, аналіз прийнятого наприкінці кожного пакета поля FCS, фактично містить перешкодостійкий циклічний код CRC (Cyclic Redundancy Check), призвів би до невиправданого зниження швидкості передачі.
Практичноколізіївиявляються або самим абонентом, що передає, або повторювачами в мережі, можливо, задовго до закінчення передачі заздалегідь зіпсованого пакета. Якщо врахувати, що довжина пакетів у локальній мережі типу Ethernet/Fast Ethernet може лежати в діапазоні від 64 до 1518 байт, то дострокове припинення передачі та звільнення лінії означає помітне підвищення ефективності використання її пропускної спроможності.
Першою ознакою виникненняколізіїє факт отримання сигналу ПРОБКА передаючим абонентом під час передачі пакета.Інші ознаки пов'язані з невірним форматом пакетів, передача яких була достроково припинена через виникненняколізії:
довжина пакета менше 64 байт (512 біт);
пакет має неправильну контрольну суму FCS (точніше, неправильний циклічний код );
довжина пакета не кратна восьми.
Нарешті, таких мережах як Ethernet використовується код Манчестер-II і апаратний спосіб визначенняколізії, заснований на аналізі відхилення середнього значення сигналу від нуля.
Навіть при завантаженій мережі для одного абонента число поспіль наступних колізій зазвичай не перевищує 3. Цьому сприяє випадковий характер виникнення запиту на передачу і випадкова дискретна величина відстрочки наступної спроби передачі при виникненні колізії колізії. Числоколізійтим більше, ніж більше діаметр (розмір) сегмента і далі розташовані один від одного абоненти з інтенсивним трафіком.