csma cd
CSMA / CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection) to protokół Media Access Control (MAC) używany w sieciach lokalnych:
Wykorzystuje wczesną technologię Ethernet do przezwyciężania kolizji, gdy się pojawią.
Ta metoda właściwie organizuje transmisję danych, regulując komunikację w sieci ze współdzielonym medium transmisyjnym.
Ten samouczek daje pełne zrozumienie protokołu Carrier Sense Multiple Access Protocol.
Czego się nauczysz:
Carrier Sense Multiple Access z wykrywaniem kolizji
CSMA / CD, protokół przetwarzania MAC, najpierw wykrywa wszelkie transmisje z innych stacji w kanale i rozpoczyna transmisję tylko wtedy, gdy kanał jest wolny do transmisji.
Gdy tylko stacja wykryje kolizję, przerywa transmisję i wysyła sygnał zakłócający. Następnie czeka przez pewien czas przed ponownym przesłaniem.
Rozumiemy znaczenie poszczególnych składników CSMA / CD.
- CS - To oznacza Carrier Sensing. Oznacza to, że przed wysłaniem danych stacja najpierw wykrywa nośną. Jeśli przewoźnik zostanie znaleziony wolny, stacja przesyła dane, w przeciwnym razie się powstrzymuje.
- MA - Oznacza wielokrotny dostęp, tj. Jeśli istnieje kanał, oznacza to, że wiele stacji próbuje uzyskać do niego dostęp.
- PŁYTA CD - Oznacza wykrywanie kolizji. Wskazuje również, jak postępować w przypadku kolizji danych pakietowych.
Co to jest CSMA / CD
Procedura CSMA / CD może być rozumiana jako dyskusja grupowa, w której jeśli uczestnicy mówią jednocześnie wszyscy, będzie to bardzo zagmatwane i komunikacja nie będzie miała miejsca.
Zamiast tego, dla dobrej komunikacji wymagane jest, aby uczestnicy mówili jeden po drugim, abyśmy mogli jasno zrozumieć wkład każdego uczestnika w dyskusji.
Gdy jeden z uczestników skończy mówić, powinniśmy odczekać pewien czas, aby zobaczyć, czy inny uczestnik mówi, czy nie. Należy zacząć mówić dopiero wtedy, gdy nie zabrał głosu żaden inny uczestnik. Jeśli inny uczestnik również mówi w tym samym czasie, powinniśmy zatrzymać się, poczekać i spróbować ponownie za jakiś czas.
Podobnie jest z procesem CSMA / CD, w którym transmisja pakietów danych odbywa się tylko wtedy, gdy nośnik danych jest wolny. Gdy różne urządzenia sieciowe próbują jednocześnie udostępniać kanał danych, napotka plik kolizja danych .
darmowe pobieranie zapory dla systemu Windows 10
Nośnik jest stale monitorowany w celu wykrycia wszelkich kolizji danych. Gdy nośnik zostanie uznany za wolny, stacja powinna odczekać pewien okres czasu przed wysłaniem pakietu danych, aby uniknąć jakichkolwiek możliwości kolizji danych.
Gdy żadna inna stacja nie próbuje wysłać danych i nie wykryto kolizji danych, wówczas transmisja danych jest udana.
Algorytm
Kroki algorytmu obejmują:
- Po pierwsze, stacja, która chce przesłać dane, wyczuwa nośną, czy jest zajęta, czy bezczynna. Jeśli przewoźnik zostanie znaleziony bezczynny, transmisja jest wykonywana.
- Stacja transmisyjna wykrywa ewentualną kolizję, stosując warunek: Tt> = 2 * Tp gdzie Tt to opóźnienie transmisji, a Tp to opóźnienie propagacji.
- Stacja wysyła sygnał zakłócający, gdy tylko wykryje kolizję.
- Po wystąpieniu kolizji stacja nadawcza przestaje nadawać i czeka przez pewien losowy czas zwany „ czas wycofania ”. Po tym czasie stacja ponownie transmituje.
Schemat blokowy CSMA / CD
[wizerunek źródło ]
Jak działa CSMA / CD
Aby zrozumieć działanie CSMA / CD, rozważmy następujący scenariusz.
- Załóżmy, że są dwie stacje A i B. Jeśli stacja A chce wysłać pewne dane do stacji B, musi najpierw wykryć nośną. Dane są wysyłane tylko wtedy, gdy przewoźnik jest wolny.
- Ale stojąc w jednym miejscu, nie wyczuwa całego nośnika, może jedynie wyczuć punkt kontaktu. Zgodnie z protokołem, każda stacja może wysyłać dane w dowolnym momencie, ale jedynym warunkiem jest najpierw wyczucie nośnej, jakby była bezczynna lub zajęta.
- W przypadku, gdy A i B razem zaczną przesyłać swoje dane, jest całkiem możliwe, że dane obu stacji będą się kolidować. Zatem obie stacje otrzymają niedokładne zderzone dane.
Powstaje więc pytanie: skąd stacje będą wiedzieć, że ich dane zostały zderzone?
Odpowiedź na to pytanie brzmi: jeśli sygnał koloidalny powróci w trakcie transmisji, to oznacza, że doszło do kolizji.
W tym celu stacje muszą nadal nadawać. Tylko wtedy mogą mieć pewność, że to ich własne dane uległy kolizji / uszkodzeniu.
W przypadku, gdy pakiet jest wystarczająco duży, co oznacza, że do czasu, gdy sygnał kolizji wróci do stacji nadawczej, stacja nadal przesyła lewą część danych. Wtedy może rozpoznać, że jego własne dane zostały utracone podczas kolizji.
Zrozumienie wykrywania kolizji
W celu wykrycia kolizji ważne jest, aby stacja kontynuowała transmisję danych, dopóki stacja nadawcza nie odbierze sygnału kolizji, jeśli taki istnieje.
Weźmy przykład, w którym pierwsze bity transmitowane przez stację biorą udział w kolizji. Rozważmy, że mamy cztery stacje A, B, C i D. Niech opóźnienie propagacji ze stacji A do stacji D będzie wynosić 1 godzinę, tj. Jeśli bit pakietu danych zacznie się przesuwać o godzinie 10:00, to osiągnie D o godzinie 11:00.
- O godzinie 10:00 obie stacje, A i D, wyczuwają nośną jako wolną i rozpoczynają transmisję.
- Jeśli całkowite opóźnienie propagacji wynosi 1 godzinę, to po pół godzinie oba pierwsze bity stacji osiągną połowę i wkrótce ulegną kolizji.
- Tak więc dokładnie o godzinie 10:30 nastąpi kolizja, która da sygnały kolizji.
- O godzinie 11:00 sygnały kolizji dotrą do stacji A i D, czyli dokładnie po godzinie stacje otrzymają sygnał kolizyjny.
Dlatego, aby odpowiednie stacje wykryły, że zderzyły się ich własne dane, czas transmisji dla obu stacji powinien być dłuższy niż ich czas propagacji. czyli Tt> Tp
Gdzie Tt to czas transmisji, a Tp to czas propagacji.
Zobaczmy teraz najgorszą sytuację.
- Stacja A rozpoczęła transmisję o godzinie 10:00 i ma dotrzeć do stacji D o godzinie 10:59:59.
- W tym momencie stacja D rozpoczęła transmisję po rozpoznaniu nośnej jako wolnej.
- Więc tutaj pierwszy bit pakietu danych wysłany ze stacji D będzie miał kolizję z pakietem danych stacji A.
- Po zderzeniu nośnik zaczyna wysyłać sygnał koloidalny.
- Stacja A otrzyma sygnał kolizji po 1 godzinie.
To jest warunek wykrywanie kolizji w najgorszym przypadku, w którym jeśli stacja chce wykryć kolizję, powinna nadal przesyłać dane do 2Tp, czyli Tt> 2 * Tp.
Teraz następne pytanie brzmi, czy stacja musi przesyłać dane przez co najmniej 2 * Tp, to ile danych powinna mieć stacja, aby mogła transmitować przez ten czas?
Aby więc wykryć kolizję, minimalny rozmiar pakietu powinien wynosić 2 * Tp * B.
Poniższy diagram wyjaśnia kolizję pierwszych bitów w CSMA / CD:
pytanie i odpowiedź do wywiadu oracle pl sql
[wizerunek źródło ]
Stacja A, B, C, D są połączone przewodem Ethernet. Każda stacja może wysłać swój pakiet danych do transmisji po wykryciu sygnału jako bezczynności. Tutaj pakiety danych są wysyłane w bitach, których podróż wymaga czasu. Z tego powodu istnieje prawdopodobieństwo kolizji.
Na powyższym schemacie, w chwili t1 stacja A rozpoczyna transmisję pierwszego bitu danych po wykryciu nośnej jako wolnej. W chwili t2 stacja C również wykrywa nośną jako wolną i rozpoczyna transmisję danych. W czasie t3 dochodzi do kolizji między bitami wysyłanymi przez stacje A i C.
Zatem czas transmisji dla stacji C wynosi t3-t2. Po zderzeniu, nośna odeśle sygnał koloidalny do stacji A, która osiągnie czas t4. Oznacza to, że podczas przesyłania danych można również wykryć kolizję.
Po zapoznaniu się z czasem trwania dwóch transmisji, w celu pełnego zrozumienia, zapoznaj się z poniższym rysunkiem.
Wydajność CSMA / CD
Wydajność CSMA / CD jest lepsza niż Pure ALOHA, jednak są pewne punkty, o których należy pamiętać podczas pomiaru wydajności CSMA / CD.
Obejmują one:
- Jeśli odległość wzrasta, to skuteczność CSMA / CD spada.
- W przypadku sieci lokalnej (LAN) CSMA / CD działa optymalnie, ale w przypadku sieci dalekobieżnych, takich jak WAN, nie zaleca się używania CSMA / CD.
- Jeśli długość pakietu jest większa, to wydajność wzrasta, ale z drugiej strony jest ograniczenie. Maksymalny limit długości pakietów to 1500 bajtów.
Zalety i wady CSMA / CD
Zalety
- Narzut jest mniejszy w przypadku CSMA / CD.
- O ile to możliwe, wykorzystuje całą przepustowość.
- Wykrywa kolizję w bardzo krótkim czasie.
- Jego skuteczność jest lepsza niż zwykły CSMA.
- Przeważnie unika się wszelkiego rodzaju marnotrawstwa transmisji.
Niedogodności
- Nie nadaje się do sieci na duże odległości.
- Ograniczenie odległości to 2500 metrów. Po przekroczeniu tego limitu nie można wykryć kolizji.
- Nie można przypisać priorytetów określonym węzłom.
- W miarę dodawania urządzeń wydajność gwałtownie spada.
Aplikacje
CSMA / CD był używany w wariantach sieci Ethernet ze współdzielonymi mediami (10BASE2,10BASE5) oraz we wczesnych wersjach sieci Ethernet typu skrętka, która korzystała z koncentratorów repeaterów.
Ale obecnie nowoczesne sieci Ethernet są budowane z przełącznikami i połączeniami w trybie pełnego dupleksu, dzięki czemu CSMA / CD nie są już używane.
Często Zadawane Pytania
P # 1) Dlaczego CSMA / CD nie jest używane w trybie pełnego dupleksu?
Odpowiedź: W trybie pełnego dupleksu komunikacja jest możliwa w obu kierunkach. Tak więc nie ma najmniejszej szansy na kolizję lub w rzeczywistości nie ma jej, a zatem żaden mechanizm taki jak CSMA / CD nie znajduje zastosowania w trybie pełnego dupleksu.
P # 2) Czy CSMA / CD jest nadal używany?
Odpowiedź: CSMA / CD nie jest już często używany, ponieważ przełączniki zastąpiły koncentratory, a podczas używania przełączników nie dochodzi do kolizji.
P # 3) Gdzie jest używany CSMA / CD?
Odpowiedź: Zasadniczo jest używany w technologii półdupleksu Ethernet w sieciach lokalnych.
P # 4) Jaka jest różnica między CSMA / CD a ALOHA?
Odpowiedź: Główną różnicą między ALOHA i CSMA / CD jest to, że ALOHA nie posiada takiej cechy wykrywania nośnika jak CSMA / CD.
CSMA / CD wykrywa, czy kanał jest wolny lub zajęty przed transmisją danych, dzięki czemu może uniknąć kolizji, podczas gdy ALOHA nie może wykryć przed transmisją, a zatem wiele stacji może przesyłać dane w tym samym czasie, co prowadzi do kolizji.
P # 5) W jaki sposób CSMA / CD wykrywa kolizję?
Odpowiedź: CSMA / CD wykrywa kolizje, wykrywając najpierw transmisje z innych stacji i rozpoczyna nadawanie, gdy nośna jest bezczynna.
P # 6) Jaka jest różnica między CSMA / CA i CSMA / CD?
Odpowiedź: CSMA / CA to protokół, który jest skuteczny przed kolizją, podczas gdy protokół CSMA / CD wchodzi w życie po kolizji. Ponadto CSMA / CA jest używany w sieciach bezprzewodowych, ale CSMA / CD działa w sieciach przewodowych.
P # 7) Jaki jest cel CSMA / CD?
Odpowiedź: Jego głównym celem jest wykrywanie kolizji i sprawdzanie, czy kanał jest wolny, zanim stacja rozpocznie transmisję. Umożliwia transmisję tylko wtedy, gdy sieć jest wolna. W przypadku, gdy kanał jest zajęty, czeka przez pewien losowy czas przed transmisją.
P # 8) Czy przełączniki używają CSMA / CD?
Odpowiedź: Przełączniki nie używają już protokołu CSMA / CD, ponieważ pracują w trybie pełnego dupleksu, w którym nie występuje kolizja.
Pytanie 9) Czy Wi-Fi używa CSMA / CD?
Odpowiedź: Nie, Wi-Fi nie używa CSMA / CD.
najlepsze darmowe narzędzie do czyszczenia systemu Windows 10
Wniosek
Zatem z powyższego wyjaśnienia możemy wywnioskować, że protokół CSMA / CD został zaimplementowany w celu zminimalizowania możliwości kolizji podczas transmisji danych i poprawy wydajności.
Jeśli stacja może faktycznie wykryć medium przed jego użyciem, wówczas szanse na kolizję mogą zostać zmniejszone. W tej metodzie stacja najpierw monitoruje medium, a następnie wysyła ramkę, aby sprawdzić, czy transmisja się powiodła.
Jeśli medium zostanie uznane za zajęte, wówczas stacja czeka przez pewien losowy czas i gdy medium staje się bezczynne, rozpoczyna transmisję. Jednak w przypadku kolizji ramka jest wysyłana ponownie. W ten sposób CSMA / CD radzi sobie z kolizją.
rekomendowane lektury
- 10 najlepszych programów do zdalnego dostępu (oprogramowanie do zdalnego sterowania) w 2021 r
- Wiele sposobów wykonywania testów JUnit
- 7 najlepszych alternatyw TeamViewer dla zdalnego dostępu do pulpitu w 2021 roku
- Kompletny przewodnik po zaporze: jak zbudować bezpieczny system sieciowy
- Wszystko o przełącznikach warstwy 2 i warstwy 3 w systemie sieciowym
- Samouczek dotyczący sieci komputerowych: kompletny przewodnik
- 60 najpopularniejszych pytań i odpowiedzi do wywiadów sieciowych