共享式以太网

作者: 半人前 | 来源:发表于2016-07-11 16:43 被阅读1397次

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什么是共享式以太网呢?
在共享式以太网中,所有的节点都共享一段传输信道,并且通过该共享信道传输信息。共享式以太网一般分为总线型和星型。

总线型和星型共享式以太网

共享式以太网数据传输的特点:

  1. 半双工。即所有节点都可以发送和接受数据,但是同一时刻只能选择发送或者接受数据。
  2. 对于较大的数据,以太网通过分包的方式传输,以太网中的数据包称为数据帧。
  3. 出现冲突时,以太网采用“带冲突检测载波侦听多路访问”的介质访问控制方法,简称CSMA/CD。

数据帧的结构:


以太网数据帧
  1. 前导码:56位的010101......0101序列。
  2. 帧前定界符:8位,0101010111,注意到最后两位为11,标志着数据的开始。
  3. 目的MAC地址和源MAC地址:48位,表示目标节点的物理地址和源节点的物理地址。MAC地址是全球唯一的。
    MAC地址分为单播地址、多播地址和广播地址:
    单播地址:第一位为 0
    多播地址:第一位为 1
    广播地址:所有位均为 1
    当主机接受到一个以太网帧时,如果发现该帧的目的MAC地址既不是本机的MAC地址,也不是包含本机的多播地址或者广播地址,则抛弃该帧。
    4.长度/类型:16位,如果该字段的值小于0x800时,表示该数据帧的长度, 既 目的地址长度 + 源地址长度 + 长度/类型长度 + 数据长度+ FCS长度;如果该字段的值大于等于0x800,表示该数据帧封装的协议类型,如果该字段的值为0x800,表明封装的为 IP 协议;如果该字段的值为0x806,表明封装的为 ARP 协议。
  4. 数据字段:46 ~ 1500 字节,用于携带上层数据。如果上层数据不足 46 字节,则填充至 46 字节。
  5. FCS(帧校验码):32位, 采用循环冗余校验。如果校验失败,抛弃该数据帧。

CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access With Collision Detection):

  1. 发送流程:“先听后发,边听边发,冲突停止,延迟重发”。


    CSMA/CD 发送流程
  2. 随机延迟:当冲突发生后,冲突节点可能在同一时刻再次重发各自的数据帧,再次冲突的可能性很大。因此采用随机延迟以避免再次冲突。这里采用的随机算法是 截断式二进制指数退避算法,随着重发次数的增大,可选择的延迟时间增大,选择到较长延迟的可能性越大。
  3. 接收流程:


    CSMA/CD 接收流程
  4. 冲突窗口和帧的最小长度:由于传输有一定的时延,考虑以下情况:A 向 B 发送少量数据,在 B 接收完数据的前一刻需要发送数据,因此产生了冲突,B 将 A 发送的数据丢弃,而冲突信号需要一定时间才能到达 A ,而 A 已经发送完数据,认为数据已经成功传输,数据传输发生了错误。
    冲突窗口:从发送一个帧开始到检测到冲突发生所需的最长时间。
    最小帧长度:一个发送窗口内,发送的最小帧长度。以太网的最小帧长度为 64字节。
    为了使以太网中所有的节点都能及时检测到冲突,要求发送最小帧的时间大于冲突窗口。

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