3.6.3、随机接入-CSMA/CD协议

总线局域网使用的协议

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[^96 比特时间]: 发送 96 比特所耗费的时间，也成为帧间最小间隔。其作用是接收方可以检测出一个帧的结束，同时也使得所有其他站点都能有机会平等竟争信道并发送帧。

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1、案例

多个主机连接到一根总线上，各主机随机发送帧。

• 假设主机 C 要发送帧。他首先进行载波监听，检测到总线空闲 $96$ 比特时间后，就可以发送帧了。

• 假设在主机 C 使用总线发送帧的过程中，主机 B 也要发送帧，主机 B 进行载波监听，发现总线忙，于是持续监测总线，一旦发现总线空闲 $96$ 比特时间，则立即发送帧。

  • 主机 B 边发送帧还要边检测碰撞，只要没检测到碰撞，则可继续发送帧的剩余部分

• 假设在主机 B 使用总线发送帧的过程中，主机 C 也要发送帧，主机 C 进行载波监听，发现总线空闲 $96$ 比特时间后立即发送帧，这必然会产生碰撞

• 在检测碰撞的时刻，主机 B 和主机 C 都在发送帧边检测碰撞，但都检测不到碰撞

• 碰撞信号沿总线传播，主机 C 会比主机 B 更早检测到碰撞并停止发送。退避一段随机时间后，重新再发送之前所发送的帧

• 当主机 B 检测到碰撞后，立即停止发送。退避一段随机时间后，重新再发送之前所发送的帧

2、争用期（碰撞窗口）

传播时延：$51.2us/2$ （争用期 / 2）

总线长度 $=(2\times 10^{8}m/s)\times 51.2us/2=5120m$

碰撞之后还要将碰撞信号传输回两个主机

3、最小帧长

假设主机 A 给主机 D 发送很短的帧，边发送边检测碰撞。主机 A 很快就将该帧发送完毕了，之后就不再针对该帧检测碰撞。

之后，再该帧的传输过程中，主机 C 也要发送帧。主机 C 检测到总线空闲 96 比特时间后就立即发送帧。

• 尽管总线实际上并不空闲（因为主机 C 在 96 比特时间内没有检测到信号），这必然会产生碰撞

主机 D 最中会收到主机 A 发送的、并遭遇碰撞的帧，主机 D 会将该帧丢弃

对于主机 A 而言，它并不知道已发送完毕的该帧遭遇了碰撞，不会重发该帧

• 因为只有一个站点在发送数据时候才会检测碰撞，若发送的数据太小，则发送的时间也就很短

$最小帧长=争用期\times 数据传输速率$

4、最大帧长

5、截断二进制指数退避

退避时间：检测到碰撞后要等待一段时间才能发送数据，这段时间就是退避时间

6、信道利用率

$T_0$：发送时延

$\tau$ ：一个单程端到端的传播时延

7、帧发送流程图

8、帧接收流程图

帧太短：说明小于 512 比特，则认为遭遇了碰撞，因为帧的最短长度为 512 比特（64 字节）

9、习题

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$l=800比特$

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碰撞之后还要将碰撞信号传输回两个主机

10、总结