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计算机网络冲突时间

发布时间: 2025-01-25 02:52:00

A. 计算机网络中争用期怎么

争用期=2*端到端距离/电磁波速率=2τ

争用期是指电磁波在两基站之间来回传播的时间,唯一可控的物理因素是最大距离,所以两基站间的最大距离决定了争用期的大小。

由于在争用期内的电磁信号冲突无法确定是否会被发送方检测得到,所以无法判定发送时长小于争用期的数据是否已冲突,于是规定发送时长大于争用期的数据才属于有效数据,这才可以根据比特发送速率(如10Mb/s)算出最小有效数据帧长(忘记符号怎么表示就不列式子了)。

所以在比特发送速率一定时,争用期和最小数据帧长是成正比的,也就是最大距离和最小数据帧长成正比,而如果最小数据帧长一定,最大距离(可以直接理解为争用期时长)和比特发送速率就成反比了。

所以最早期在发送速率一定的情况下,争用期(512b,51.2us)应该是最大距离和最小数据帧长相互妥协的结果。

后来,由于技术发展,比特发送速率提高(100Mb/s),想要维持原有协议(在这里指最小数据帧长)尽可能不变(可能改协议代价大?),争用期就随比特发送速率降低(5.12us),对应的最大距离也必须减小(/10),所以基建狂魔又要开始上班建造更多基站了。

争用期(Contention Period)就是以太网端到端往返时间2τ,又称为碰撞窗口(Collision Window)。 在局域网的分析中,常把总线上的单程端到端传播时延记为τ。通常取51.2微秒为争用期时间,对于10Mb/s以太网,期间可以发送512bit数据,即64字节。

我们知道,总线上只要有一台计算机在发送数据,总线的传输资源就被占用,因此,在同一时间只能允许一台计算机发送信息,否则各计算机之间就会互相干扰。

以太网采用的协调方法是使用一种特殊的协议CSMA/CD,就是载波监听多点接入/碰撞检测(Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection)。

我们可以清楚地看到,在发送数据帧后至多经过时间2τ就可以知道所发送的数据帧是否发生碰撞。即一个站在发送完数据后,只要通过争用期的“考验”,即经过争用期这段时间还没有检测到碰撞,就能够肯定这次发送不会发生碰撞。

B. 计算机网络——CSMA/CD协议

CSMA/CD协议是计算机网络中以太网的重要协议,也是数据链路层的重难点。由于以太网采用总线型方式进行数据传输,多个计算机站接在一根总线上,若多个计算机同时进行数据发送,会导致数据差错。因此,总线模式下使用半双工通信方式,一个站不能同时进行发送和接收,由CSMA/CD协议维持这一通信方式。

CSMA/CD协议的要点包括:在发送数据帧时边发送边检测信道状态,适用于有线网络,信道忙碌则不能发送数据;当电压变化幅度超过门限值时,可认为发生碰撞。正确理解这些要点对于掌握CSMA/CD协议至关重要。

在碰撞检测方面,存在重要的时间点和事件。传播时延和比特时间是关键概念,它们影响着数据发送和碰撞检测的时机。当一个站开始发送数据后,若在特定时间检测到信道空闲,则发送数据,若在数据发送过程中检测到碰撞,则双方停止发送,接收方丢弃接收到的帧并向上层报告。

通过实例,我们可以进一步理解CSMA/CD协议的工作原理。例如,假设某局域网采用CSMA/CD协议,主机A和主机B之间的距离为一定值,信号传播速度为一定值。当主机A和主机B在同一时刻发送数据帧,且发生冲突,可以通过计算传播时延和检测到冲突的时间来确定发生冲突的具体时间。此外,通过计算最短和最长经历时间,我们可以了解在不同场景下碰撞检测的工作情况。

争用期是CSMA/CD协议中的另一个关键概念,它指的是在数据发送过程中检测到碰撞前的时间间隔。争用期的长度决定了能够使用CSMA/CD协议的最短帧长,以确保在数据发送过程中有足够的时间进行碰撞检测。通过计算传播时延和争用期,我们可以确定最短帧长,从而确保数据发送的可靠性和效率。

截断二进制指数退避算法是CSMA/CD协议中处理碰撞后重传数据帧的重要机制。通过随机选择等待时间,避免多个站同时重传数据帧,从而减少网络拥堵和数据碰撞。通过实例分析,我们可以了解在不同情况下,站之间重传数据帧的时机和概率。

人为干扰信号的发送也是CSMA/CD协议中碰撞检测机制的一部分,旨在通知所有用户发生碰撞。通过在检测到碰撞后发送特定的干扰信号,网络中的其他站可以得知碰撞发生并相应调整自己的发送策略。

最后,帧间最小间隔的设定是为了确保接收方有足够的时间处理接收到的帧,并做好接收下一帧的准备。通过规定在检测到信道空闲后一定时间内发送帧,网络的传输效率和可靠性得到了提升。

总结CSMA/CD协议的关键要点,包括发送成功与失败的判断、碰撞检测的时间点和事件、争用期的定义及其对最短帧长的影响、截断二进制指数退避算法的机制、人为干扰信号的发送以及帧间最小间隔的设定。这些要点共同构成了CSMA/CD协议的核心,确保了以太网中数据传输的高效、可靠性和稳定性。