CSMA CD介质访问控制协议
CSMACD协议性能分析方法的研究本科论文
本科毕业论文题目：CSMA/CD协议性能分析方法的研究摘要现今，关于CSMA/CD协议的论文大部分都只给出性能分析的结果而未给出分析的方法及过程，关于CSMA/CD协议性能分析方面的论文寥寥可数。
在早期版本中各种总线结构中,CSMA/CD网（bus topology Ethernet）和双绞线以太网(twisted-pair Ethernet)使用比较多，而现代以太网是基于交换机和全双工连接建立，不会有碰撞，因此没有必要使用CSMA/CD。
这也是导致很少有人去研究CSMA/CD协议的原因。
CSMA/CD原理比较简单，技术上易实现，网络中各工作站处于平等地位，不需集中控制，不提供优先级控制。
在许多的要求价格低廉，快速组网，布线简单，接入终端少的情况下使用CSMA/CD协议是非常好的选择。
这时CSMA/CD协议性能分析就显得尤为重要。
关键词：CSMA/CD；性能分析；以太网；局域网AbstractNowadays, the performance on the CSMA / CD protocol only was given analysis results without the method and process, in the paper most of the performance analysis. And the paper , on CSMA / CD protocol performance analysis, difficult to be found. In earlier versions of the structure of the bus ,CSMA / CD network (bus topology Ethernet) and twisted-pair Ethernet (twisted-pair Ethernet) were used more widely. But, the modern Ethernet based on Switch and full duplex connection and established, no collision .So it is no need to use CSMA / CD in modern Ethernet. This also is an important reason for the few people to study the CSMA / CD protocol .CSMA/CD protocol is relatively simple , technically easy to achieve and the network status of each workstation is equal, without centralizing control and providing priority control. In many of cases that require low prices, fast networking, cabling simple ,a few access terminal. using the CSMA / CD protocol is a very good choice. At this time CSMA / CD protocol performance analysis is particularly important.Keywords: CSMA/CD; performance analysis; Ethernet; LAN目录摘要 (I)Abstract (II)第一章绪论 (1)1.1 CSMA/CD协议的发展历史 (1)1.2 CSMA/CD的三种算法 (1)1.3 CSMA/CD协议的研究内容 (2)第二章多址技术分类、特点、应用范围 (3)2.1 多址协议 (3)2.2 多址协议的分类 (3)2.2.1固定多址接入协议 (3)2.2.2随机多址接入协议 (4)2.3多址协议的特点及应用范围 (5)2.3.1固定多址协议 (5)2.3.2随机多址接入协议 (7)第三章CSMA/CD的工作过程和研究方法 (8)3.1前人研究CSMA/CD协议主要采用的方法 (8)3.2 CSMA/CD协议的工作原理 (9)3.2.1两种流行的CSMA／CD协议数据发送过程 (9)3.2.2 CSMA／CD协议数据的接收过程 (11)3.3 CSMA/CD模型建立及分析 (12)第四章CSMA/CD的性能分析 (14)4.1CSMA/CD协议的性能分析 (14)4.1.1 CSMA/CD碰撞发生的原因分析 (14)4.1.2 模型假设 (16)4.1.3 CSMA/CD协议的性能的数学分析 (18)4.1.4有限用户的信道利用率分析 (20)4.2CSMA/CD性能的MATLAB分析 (21)4.2.1 帧长与吞吐量关系的MATLAB分析 (21)4.2.2 三种CSMA/CD协议性能的比较分析 (22)4.2.3传输速率对CSMA/CD协议性能的影响 (23)4.3CSMA/CD性能评价 (23)结论 (25)参考文献 (26)谢辞 (27)第一章绪论1.1 CSMA/CD协议的发展历史1968年美国夏威夷大学为了解决夏威夷群岛之间的通信问题开始一项研究计划取名aloha，随后开发了ALOHA协议。
计算机基础网络试题
11. 路由选择协议位于【】
A. 物理层 B. 数据链路层
C. 网络层 D. 应用层
12. 快速以太网的帧结构与传统以太网 (10BASET) 的帧结构 【】
2. 常用的网络操作系统(写出3个):_ Windows NT _，__ UNIX __和__ NetWare __。
3. 计算机网络拓扑结构有：星型、树型、网状、 和 等三种。
4. 报文分组交换技术有两种实现方法： 虚电路 和 数据报 。
5. 将模拟信号转变为数字信号采用PCM体制，常分为取样、 量化 和 编码 三个阶段。
34Internet称为国际（互连网）。
35信息高速公路的基本特征是高速、（交互）和广域。
36WWW是当前（Internet）上最受欢迎、最流行、最新的信息检索服务程序。
1. 网络互联时，中继器是工作在OSI参考模型的_物理 (或第一) 层。
2. 共享型以太网采用__ CSMA/CD __媒体访问控制技术。
6．在HDLC的中，帧被分为三种类型。指出下列不属于HDLC规程的帧。【】
A、信息帧 B、MAC帧
C、无编号帧 D、监控帧
7. 以太网媒体访问控制技术CSMA
23目前，局域网的传输介质主要有双绞线、（同轴电缆）和光纤。
24局域网的两种工作模式是（对等模式）和客户/服务器模式。
25个人计算机接入的主要方式是采用（PPP拨号）接入方式。
26为了利用邮电系统公用电话网的线路来传输计算机数字信号，必须配置（调制解调器）
27目前，在计算机广域网中主要采用（报文分组交换）技术。
9. 使用4B/5B编码，将4bit数据流编成5bit数据流在媒体上传输，其效率为 80% ，即100MBps的数据率，要求在光纤媒体上传送光信号的码元速率为125Mbaud，只比数据率增大了 25% 。
介质访问控制方法
介质访问控制方法1 介质访问控制方法介质访问控制(Media Access Control，MAC)是一种网络控制协议，负责处理节点之间的数据传输，确保网络以有序、有效的方式发挥作用。
它的实现机制可以用来建立、维护和配置网络连接、传输信息和资源管理等。
2 工作原理MAC是一种底层协议，通过决定何时发送和接收报文，控制实体进入总线或介质，以确保数据传输的稳定性。
它是一种半双工收发机制，只允许实体通过访问介质的权限进行数据传输。
只有在有效的媒介控制码（Media Access Control Code，MAC）的情况下，实体才能够得到控制权，并且只有实体之间有正确的传出授权时，传输才可以正确完成。
3 类型介质访问控制方法有两种：随机介质访问控制法（CSMA / CA）和相位播放介质访问控制法（CSMA / CD）。
其中，CSMA / CA是一种半双工协议，它主要利用节点之间双向无线传输的特性，并在发送端采用介质访问控制技术，防止出现多个节点同时占用信道的现象；而CSMA / CD是一种介质访问控制的极大竞争系统，它主要利用了信道上传播延迟的特性，提供了一种有效的信息传输机制，使得网络可以以有序、有效的方式进行数据传输。
4 优缺点采用介质访问控制方法，可以保证网络的稳定性和有效性，使终端能够优先接收到信息，减少了网络冲突。
然而，MAC机制也存在一些缺点，比如，在短时间内可能会出现信道占用和冲突，这样会有可能影响数据传输的顺利进行。
此外，由于它的实现机制稍微复杂，会给网络通信带来一定的效率降低。
介质访问控制方法是保证网络稳定和有效的一种重要手段，但是要避免繁琐的操作步骤，有时还需要结合其它管理机制，如网络层或应用层协议，才能有效地实现介质访问控制。
介质访问控制
拓扑结构： 工作原理： Token Bus 在物理总系线上建立逻辑环。 逻辑环上，令牌是站点可以发送数据的必要条件。 令牌在逻辑环中按地址的递减顺序传送到下一站点。 从物理上看，含DA的令牌帧广播到BUS上，所有站点按DA = 本站地址判断收否。 特点： 无冲突，令牌环的信息帧长度可按需而定。 顺序接收Fairness (公平性），站点等待Token的时间是确知的。 （需限定每个站发送帧的最大值） 因检测冲突需要填充信息位（不允许小于46字节）
介质访问控制(medium access control)简称MAC。 是解决当局域网中共用信道的使用产生竞争时，如何分配信道的使用权问题 局域网的数据链路层分为逻辑链路层LLC和介质访问控制MAC两个子层。 MAC属于局域网数据链路层下的一个子层。局域网中目前广泛采用的两种介质访问控制方法，分别是： 1 争用型介质访问控制，又称随机型的介质访问控制协议，如CSMA/CD方式。 2 确定型介质访问控制，又称有序的访问控制协议，如Token(令牌）方式 CSMA/CD工作原理 在CSMA中，由于信道传播时延的存在，即使通信双方的站点都没有侦听到载波信号，在发送数据时仍可能会发生冲突，因为他们可能会在检测到介质空闲时同时发送数据，致使冲突发生。尽管CSMA可以发现冲突，但它并没有先知的冲突检测和阻止功能，致使冲突发生频繁。 一种CSMA的改进方案是使发送站点在传输过程中仍继续侦听介质，以检测是否存在冲突。如果两个站点都在某一时间检测到信道是空闲的，并且同时开始传送数据，则它们几乎立刻就会检测到有冲突发生。如果发生冲突，信道上可以检测到超过发送站点本身发送的载波信号幅度的电磁波，由此判断出冲突的存在。一旦检测到冲突，发送站点就立即停止发送，并向总线上发一串阻塞信号，用以通知总线上通信的对方站点，快速地终止被破坏的帧，可以节省时间和带宽。这种方案就是本节要介绍的CSMA/CD（Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection，载波侦听多路访问/冲突检测协议），已广泛应用于局域网中。 所谓载波侦听（Carrier Sense），意思是网络上各个工作站在发送数据前都要确认总线上有没有数据传输。若有数据传输（称总线为忙），则不发送数据；若无数据传输（称总线为空），立即发送准备好的数据。 所谓多路访问（Multiple Access），意思是网络上所有工作站收发数据共同使用同一条总线，且发送数据是广播式的。 所谓冲突（Collision），意思是若网上有两个或两个以上工作站同时发送数据，在总线上就会产生信号的混合，这样哪个工作站都辨别不出真正的数据是什么。这种情况称为数据冲突，又称为碰撞。 为了减少冲突发生后的影响，工作站在发送数据过程中还要不停地检测自己发送的数据，看有没有在传输过程中与其他工作站的数据发生冲突，这就是冲突检测（Collision Detected）。 1．CSMA/CD冲突检测原理 CSMA/CD是标准以太网、快速以太网和千兆以太网中统一采用的介质争用处理协议（但在万兆以太网中，由于采用的是全双工通信，所以不再采用这一协议）。之所以称之为"载波侦听"（"载波"就是承载信号的电磁波），而不是称之为"介质侦听"，那是因为如果介质上正在有载波存在，则证明介质处于忙的状态（因为信号或者数据不是直接传输的，而是通过电磁载波进行的）；如果没有载波存在，则介质是空闲状态。也就是通过载波的检测，可以得知介质的状态，而不能直接来侦听介质本身得出其空闲状态。 【说明】其实这里侦听的应该是"信道"，而不是"介质"本身，因为在一条传输介质中，可能包含有多条信道，用于不同的传输链路。 前面说了，CSMA/CD相对CSMA来说的进步就是具有冲突检测功能，随之问题就来了，CSMA/CD是如何检测冲突呢？ CSMA/CD的工作原理可以用以下几句话来概括： 先听后说，边听边说。 一旦冲突，立即停说。 等待时机，然后再说。 这里的"听"即监听、检测之意；"说"即发送数据之意。具体的检测原理描述如下： （1）当一个站点想要发送数据的时候，它检测网络查看是否有其他站点正在传输，即侦听信道是否空闲。 （2）如果信道忙，则等待，直到信道空闲；如果信道空闲，站点就准备好要发送的数据。 （3）在发送数据的同时，站点继续侦听网络，确信没有其他站点在同时传输数据才继续传输数据。因为有可能两个或多个站点都同时检测到网络空闲然后几乎在同一时刻开始传输数据。如果两个或多个站点同时发送数据，就会产生冲突。若无冲突则继续发送，直到发完全部数据。 （4）若有冲突，则立即停止发送数据，但是要发送一个加强冲突的JAM（阻塞）信号，以便使网络上所有工作站都知道网上发生了冲突，然后，等待一个预定的随机时间，且在总线为空闲时，再重新发送未发完的数据。 CSMA/CD控制方式的优点是：原理比较简单，技术上易实现，网络中各工作站处于平等地位，不需集中控制，不提供优先级控制。但在网络负载增大时，发送时间增长，发送效率急剧下降 令牌访问控制工作原理 令牌访问控制方法可分为令牌环访问控制和令牌总线访问控制两类。目前已较少采用令牌总线访问控制。 下面介绍令牌环访问控制原理。
csmacd工作原理
csmacd工作原理
CSMACD（Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection，带碰撞检测的载波监听多路访问）是一种常用的局域网访问协议，用于解决多个设备共享一个通信介质时可能发生冲突的问题。
CSMACD协议的工作原理是基于三个主要步骤：载波监听、碰撞检测和退避机制。
首先，在发送数据之前，设备会监听通信介质，检测是否有其他设备在传输数据。
如果发现介质空闲，则设备可以开始发送数据；如果介质被其他设备占用，设备会等待空闲时隙来发送数据。
其次，设备在发送数据的同时也在持续监听通信介质。
如果设备在发送数据时发现冲突（即与其他设备同时发送数据），会立即停止发送，并发送一个碰撞信号。
最后，设备在发送碰撞信号后，会启动退避机制。
设备会等待一个随机的时间段，然后重新开始从步骤一的载波监听开始。
这种退避机制可以有效地减少碰撞事件的发生概率。
因为设备等待的时间是随机的，所以每个设备都会有不同的等待时间，从而减少了再次发生碰撞的可能性。
当设备成功发送数据后，其他设备会检测到介质空闲并开始发送自己的数据。
总体而言，CSMACD协议通过载波监听、碰撞检测和退避机
制的结合，实现了多个设备在共享介质上进行数据传输时的冲突解决。
这种协议能够使设备在保持高效传输的同时避免冲突，提高了局域网的性能和可靠性。
CSMA令牌环令牌总线比较
CSMA令牌环令牌总线⽐较CSMA/CD,令牌环,令牌总线1.CSMA/CDCSMA全拼为Carrier Sense Multiple Access（载波侦听多路访问），是⼯作在OSI参考模型的数据链路层的介质访问控制⼦层。
是⼀种抢占型的半双⼯介质访问控制协议，采⽤分布式控制⽅法。
其中：载波侦听（Carrier Sense，CS）指任何连接到介质的设备在欲发送帧前，必须对介质进⾏侦听，当确认其空闲时，才可以发送。
多路访问（Multiple Access，MA）指多个设备可以同时访问介质，⼀个设备发送的帧也可以被多个设备接收。
根据发⽣冲突时的解决策略，CSMA可分为CSMA/BA, CSMA/CA,CSMA/CD,CSMA/CP四种，其中CSMA/CD是最为常见的⼀种，CSMA/CD 在发送时检测冲突，并采取适当措施进⾏补救。
CSMA/CD是⼴泛⽤于总线或树形局部⽹络的⼀种访问协议。
在基带系统中, 最早采⽤这种访问协议的是著名的原型以太⽹( 1976年) , 最早采⽤此类访问协议的宽带系统是MITERNET (1979年) 。
其基本思想起源于ALOHA系统,ALOHA⽅式具体可分为纯ALOHA和时间⽚ALOHA两种形式, 最⼤吞吐量分别只有18.4%和39.8%。
造成ALOHA⽅式信道效率低的根本原因是节点的发送意图与信道状态⽆关。
为克服此弱点, CSMA/CD⽅式应运⽽⽣, 其主要改进是增添了“讲前先听”的功能。
它具体可分为三种形式1.断续监听式2.1-持续监听式和3.P-持续监听式。
断续监听式CSMA遵守如下规则。
( 1 ) 若信道闲, 发送节点可发送信包, ( 2 ) 若信道忙,则后退⼀随机时间⽚, 然后再次监听信道, 并重复以上算法。
对于1-持续式CSMA , 发送节点遵守下列规则：< 1 >若信道闲, 则以概1发送信包, < 2 >若信道忙, 则持续监听信道, 直到信道由忙变闲为⽌, 然后以概率1发送。
介质访问控制的方法
介质访问控制的方法
介质访问控制（MAC）是一种网络协议，用于控制多个计算机或设备在共享同一物理介质（如Ethernet或WiFi）上的访问。
以下是一些常见的MAC方法：
1. CSMA/CD（带冲突检测的载波侦听多路接入）：在这种方法中，计算机听取信道上的信号，如果信道上没有其他计算机发送数据，则发送数据。
如果检测到碰撞，则停止发送数据，并等待随机时间后再次尝试发送。
2. CSMA/CA（带冲突避免的载波侦听多路接入）：在这种方法中，计算机在发送数据之前，首先发送一个请求访问信号，等待其他计算机的确认，并等待一段时间，然后再发送数据。
3. Token Passing（令牌环）：在这种方法中，一个特殊的令牌沿着物理环路传递，只有拥有令牌的计算机才能发送数据。
当计算机完成发送数据后，会将令牌传递给下一个计算机。
4. Polling（轮询）：在这种方法中，一个中心节点（如服务器）轮流询问每个节点是否有数据要发送，然后处理节点的请求。
5. Reservation（预约）：在这种方法中，节点先发送一个请求访问信号，并指定一个特定的时间段，然后其他节点在该时间段中不能发送数据。
如果时间段内
有碰撞，则节点必须重新发送请求信号。
CSMA+CD工作原理
CSMA+CD工作原理CSMA+CD是一种常见的局域网传输技术，它能够有效地管理数据包在网络中的传输，保证数据传输的可靠性和效率。
本文将详细介绍CSMA+CD的工作原理，匡助读者更好地理解这一技术。
一、CSMA+CD的基本概念1.1 CSMA+CD的全称是Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection，即具有碰撞检测的载波监听多路访问技术。
1.2 CSMA+CD是一种基于竞争的传输技术，它允许多个设备共享同一网络介质进行数据传输。
1.3 CSMA+CD通过监听网络介质上是否有信号来判断是否可以发送数据，同时还能够检测数据包之间的碰撞，以避免数据包丢失。
二、CSMA+CD的工作流程2.1 当一个设备准备发送数据时，首先会监听网络介质，如果检测到网络介质上没有信号，即空暇状态，就可以发送数据包。
2.2 如果多个设备同时准备发送数据，可能会发生碰撞，此时设备会住手发送数据，并等待一个随机的时间后重新尝试发送。
2.3 如果设备在发送数据时检测到碰撞，它会即将住手发送，并发送一个碰撞检测信号给其他设备，以通知它们发生了碰撞。
三、CSMA+CD的优点3.1 CSMA+CD能够有效避免数据包的丢失，提高数据传输的可靠性。
3.2 CSMA+CD能够合理地分配网络带宽，避免网络拥塞和数据传输延迟。
3.3 CSMA+CD能够自适应网络环境的变化，保证网络传输的稳定性和效率。
四、CSMA+CD的局限性4.1 CSMA+CD在高负载情况下可能会导致较高的碰撞率，影响网络的性能。
4.2 CSMA+CD对网络延迟较为敏感，当网络负载较高时，可能会浮现较长的延迟。
4.3 CSMA+CD在大型网络中可能会存在较大的冲突概率，导致网络传输效率下降。
五、CSMA+CD的应用场景5.1 CSMA+CD常用于以太网等局域网技术中，能够有效管理数据包的传输。
5.2 CSMA+CD适合于对传输可靠性要求较高的场景，如文件传输、视频流等。
简述常见的介质访问控制方法的基本原理
简述常见的介质访问控制方法的基本原理
常见的介质访问控制方法包括CSMA/CD、CSMA/CA、令牌环、令牌总线、纯ALOHA和时隙ALOHA等。
以下是它们的基本原理：
1. CSMA/CD：这是一种分布式控制技术，各节点在竞争的基础上访问传输介质。
具体来说，每个节点在发送数据之前先监听信道，如果总线上没有其他站点发送信号，则该站点发送数据；否则，需等待一段时间后再重新监听，再根据情况决定是否发送数据。
发送数据的同时检测信道上是否有冲突发生，若有，则采用截断二进制数退避算法等待一段时间后再重发。
2. CSMA/CA：该方法用于无线网络，特别是WiFi。
与CSMA/CD不同，CSMA/CA使用确认和重传机制来确保数据的可靠传输。
3. 令牌环和令牌总线：这两种方法中，数据传输的权利由一个称为“令牌”的特殊标记来控制。
令牌环既可用于环形结构也可用于总线形结构。
4. 纯ALOHA：此协议中，各站点不监听信道，也不按时间槽发送数据。
当冲突发生时，站点会随机重发数据。
5. 时隙ALOHA：这种方法下，站点不监听信道，但会按照预定的时间槽发送数据。
当发生冲突时，站点同样会随机重发数据。
这些控制方法在计算机网络中被广泛使用，各有其适用场景和优缺点。
介质访问控制方法
介质访问控制方法介质访问控制方法是指对数据传输介质进行访问控制的技术手段，通过对数据传输介质的访问进行管理和控制，可以有效地保护数据的安全性和完整性。
在网络通信和信息传输过程中，介质访问控制方法起着非常重要的作用，它可以有效地防止未经授权的用户或设备对数据传输介质的非法访问，从而保障数据传输的安全和可靠性。
介质访问控制方法主要包括物理层介质访问控制和数据链路层介质访问控制两种方式。
物理层介质访问控制是指通过对数据传输介质的物理特性进行管理和控制，来实现对数据传输的访问控制。
常见的物理层介质访问控制技术包括载波侦听多址接入（CSMA）、载波侦听多址接入/碰撞避免（CSMA/CA）和载波侦听多址接入/碰撞检测（CSMA/CD）等。
这些技术可以有效地避免数据传输介质上的冲突和碰撞，保证数据传输的顺利进行。
数据链路层介质访问控制是指通过对数据链路层的协议和技术进行管理和控制，来实现对数据传输的访问控制。
常见的数据链路层介质访问控制技术包括逻辑链路控制（LLC）、介质访问控制子层（MAC）和逻辑拓扑控制等。
这些技术可以有效地控制数据传输的访问权限和优先级，保证数据传输的安全和可靠。
除了物理层和数据链路层的介质访问控制方法外，还可以通过网络层和应用层的安全协议和技术来实现对数据传输介质的访问控制。
例如，网络层的IPsec协议可以对数据传输进行加密和认证，从而保护数据的安全性；应用层的访问控制列表（ACL）可以对数据传输的访问进行精细化控制，实现对特定用户或设备的访问权限管理。
总的来说，介质访问控制方法是保障数据传输安全的重要手段，它通过对数据传输介质的访问进行管理和控制，可以有效地防止未经授权的用户或设备对数据传输的非法访问，从而保障数据传输的安全和可靠。
在实际应用中，我们可以根据具体的网络环境和安全需求，选择合适的介质访问控制方法来保护数据的安全性和完整性。
CD介质访问控制协议
CSMA/CD介质访问控制协议介质访问控制协议是计算机网络中一个重要的协议，用于控制多个设备共享同一物理网络的访问，以避免冲突和数据包丢失。
CSMA/CD协议是其中一种广泛应用的协议，下面我们来详细介绍一下它的原理及应用。
1. CSMA/CD协议的定义CSMA/CD是指“载波侦听多路访问/冲突检测”协议。
它是一种专门针对局域网设计的协议，用于控制多个设备在同一物理媒介上传输数据时的访问顺序，以避免冲突和数据包的丢失。
在一个以太网中，多个设备通过一根物理电缆或光缆连接到同一个网络上，它们要共享这个网络上的带宽资源。
当多个设备同时发送数据时，这些数据会碰撞在媒介上，导致数据包的丢失。
为了避免这种情况的出现，需要一种协议来协调不同设备的访问操作，以确保每个设备在发生冲突之前都能先侦听到网络上的“载波”，并且如果发现冲突，能够快速停止发送，以避免数据丢失。
CSMA/CD协议的基本原理就是“先侦听、再发送、撞到后退、再重传”。
如果多个设备同时开始发送数据，它们会先进行侦听，以判断当前网络上是否有其他设备在发送数据。
如果侦听到了“载波”，则表示网络上有其他设备在发送数据，此时会停止发送，并等待一段时间，然后重新进行侦听操作。
如果侦听到了“载波”后又没听到其他设备的数据，就会开始发送数据。
如果发送的数据发生了碰撞，那么就会停止发送，并在一段时间后重新发送。
这个时间段的长度将逐渐增加，直到数据发送成功为止。
2. CSMA/CD协议的应用CSMA/CD协议最早被应用在以太网中，这是一种广泛使用的局域网技术，可以支持多个设备在同一物理媒介上共享带宽。
通过使用CSMA/CD协议，多个设备可以在不互相干扰的情况下进行通信，从而实现高效的数据传输。
除了以太网之外，CSMA/CD协议还被应用在其他一些局域网和广域网技术中。
例如，在FDDI（光纤分布式数据接口）和IEEE802.11（无线局域网）中也使用了类似的方法来控制访问顺序。
第4章：局域网--2csmacd
k值
1
r取值范围
[0,1]
延迟时间T
T = r*B
2
3 4 11 12
2
3 4 10 10
[0,1,2,3]
[0,1,…7] [0,1,…15] ……… [0,1,…210-1] [0,1,…210-1] ………
T = r*B
T = r*B T = r*B T = r*B T = r*B
16
停止传送
36
地址解析协议ARP
1.为什么需要地址解析？
AD
37
地址解析协议ARP
为什么需要地址解析？
237.196.7.78 1A-2F-BB-76-09-AD
A
237.196.7.23
237.196.7.14
B
A
LAN
A
71-65-F7-2B-08-53
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98 237.196.7.88
多用户竞争单信道使用权 发送方发送数据前不进行载波侦听，不考虑其他用户 是否在发送，导致冲突概率大 无线通信距离长，传播时延>>传输时延，不便于侦听， 发送完后仍然可能发生冲突 信道利用率低，仅为18%
ALOHA协议的改进--分槽ALOHA ALOHA协议信道利用率低的原因
发送方在发送前没有也不便于进行侦听
传输率固定时网络跨距越大最小帧长度就应越大网络跨距固定时传输率越高最小帧长度就应越大62在一个采用csmacd协议的网络中传输介质是一根完整的电缆传输速率为1gbps电缆中的信号传播速度是200000kms若最小数据帧长度减少800比特则最远的两个站点之间的距离至少需要增加80mc减少160md减少80m63以太网的发展随着以太网的传输速度不断提高以太网的mac子层变化很小仍保留着传统的帧格式介质访问控制方法
以太网CSMA-CD机制
为什么是2倍的 传播时延？
t=0 A
1 km
t
t = 2a
A 检测到发 生碰撞
B
碰撞
B 检测到 发生碰撞
B 发送数据
t=a
四、最小有效帧长
一个冲突窗口时间内， 主机能发送多少数据呢？
10 Mbit/s 以太网冲突窗口的大小为51.2 μs 。对于 10 Mbit/s 以太网， 在冲突窗口内可发送 512 bit，即 64 字节。
《计算机网络》
Computer network course
计/算/机/网/络
以太网CSMA/CD机制
参赛选手
课程引入
广播信道（共享信道）
在共享型的线路上发 送信号，怎么避免产
生冲突？
学习目标
一、掌握CSMA/CD基本概念 二、理解CSMA/CD实现过程
目录
一、CSMA/CD基本概念 二、以太网CSMA/CD实现过程
一、CSMA/CD概述
CSMA/CD(载波监听多路访问/冲突检测)
载波监听：发送数据前，监听线路上信号电压摆动值是否超过门限值。 多路访问：表示多个站点同时接入共享线路 冲突检测：通过信号电压摆动值，判断线路是否产生了冲突。
站点一旦检测到冲突，则立即停止发送数据，等待一个随机的退避时间后，再次 尝试发送。
课堂小结
帧间最小间隔：等待96bit数据的发送时间（标准以太网9.6 μs ） 冲突窗口：2倍的传输时延（标准以太网51.2 μs ） 最小有效帧长：一个冲突窗口周期内发送的数据长度（64字节） CSMA/CD：载波监听、多路访问 / 冲突检测；退避算法
检测到冲突？ 否
发送，直到完毕
是，发送失败
等待随机时间 （退避算法）
介质访问控制 名词解释
介质访问控制（Medium Access Control，MAC）是计算机网络中的一个重要的数据链路层协议，用于控制网络中多个终端设备在共享网络介质（如以太网）时的访问权限。
以下是一些基本的相关概念的词汇解释：
1. 帧：是数据链路层通信中的基本数据单位，包含数据部分和控制信息部分。
2. CSMA/CD：是介质访问控制协议的一种方法，用于减少数据冲突，提高数据传输效率。
3. 令牌桶：是一种流量控制算法，用于限制网络中一段时间内的数据发送速率，防止网络拥塞。
4. 媒体访问控制地址（MAC地址）：是一个物理地址，由网卡厂商唯一制定，用于标识网络中各个终端设备的身份。
5. 帧同步：是为了确保接收方能够正常解析数据帧，发送方在发送数据帧前需要先发送一组特定的同步信号，以确保数据的同步。
6. Token Ring：是一种介质访问控制协议，用于控制局域网
中各节点对网络介质的访问权限和流量控制。
7. MAC层协议数据单元（MPDU）：是网络中数据链路层的数据传输单元，是由MAC层处理和传输的数据单元，通常包含一定的控制信息和纠错编码，用于控制数据在传输过程中的可靠性。
以上是介质访问控制相关的一些基本概念的解释，希望对您理解介质访问控制协议有所帮助。
介质访问控制
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混合MAC协议：这些协议结合了两种或多种MAC方法的特性，以实现最佳性能。例如，一个协议可能会 在低负载下使用CSMA/CA，在高负载下切换到TDMA
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集中式MAC协议：这些协议由一个中心控制器管理，它负责分配传输资源和协调节点之间的通信。这种 类型的协议通常用于需要高度同步和协调的拓扑结构
1 分布式MAC协议：这些协议没有中心控制器，节点之间通过协商和竞争来共享资源。这种类型的协议通 0 常用于需要高度灵活和可扩展的网络
时分多路访问(TDMA)：这种方法将时间划分为多个时隙，每个节点被分配一个 时隙。在它的时隙内，节点可以发送或接收数据。这种方法适用于同步系统， 其中所有节点都可以准确地知道何时应该发送数据
介质访问控制
频分多路访问 (FDMA)：这种方法 将频率划分为多个 频带，每个节点被 分配一个频带。在 它的频带内，节点 可以发送或接收数 据。FDMA主要用于 无线通信，因为不 同莅临
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介质访问控制
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目录
介质访问控制
介质访问控制(MAC)方法是在共享介质环境中管理通信的一种方式。在这种环境中，多个 节点共享同一通信通道，因此需要一种机制来防止它们之间的冲突。以下是几种常见的 MAC方法
载波侦听多路访问(CSMA)：这是一种避免冲突的MAC方法。每个节点在 发送数据之前侦听介质，如果介质被占用，则等待一段随机时间再尝试 。CSMA有两种变体：CSMA/CD(碰撞检测)和CSMA/CA(碰撞避免)
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随机访问和竞争解决协议(ALOHA)：这是一种简单的MAC协议，其中每个节点在任何时间都可以尝试发
6 送数据。如果两个或更多的节点同时发送数据，就会发生碰撞。为了减少碰撞，节点可以等待一段随
简述以太网的介质访问控制方式的原理
简述以太网的介质访问控制方式的原理以太网的介质访问控制方式（MediumAccessControl，MAC）是针对以太网网络的一种协议，主要负责控制以太网中发送和接收数据的方式，并且定义了不同的网络节点的传输顺序。
它的主要作用是确保以太网网络内部的网络节点所发出的数据被正确地处理，以确保网络内部的数据传输准确无误。
以太网的介质访问控制方式采用了传输介质共享方式（Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection，CSMA/CD），它是一种无信道分配的协议，通常也被称为“自己感受性的多址控制”（Self-Sensing Multiple Access，SSMA）协议。
在此方式下，网络节点可以自行监测传输介质的状态，而不需要先向中央网络节点申请介质的使用权，也不需要中央网络节点进行任何形式的介质分配。
当网络节点要发送数据时，会通过向传输介质发出“感受信号”来检测传输介质所处的状态，如果介质所处状态为空闲，则可以进行发送；如果介质正在被其他节点使用，则发送方会等待，直到介质空闲再进行发送。
当网络内有多个网络节点同时发送数据时，由于传输介质有限，数据会发生碰撞（collision），此时碰撞的网络节点会停止发送并释放介质，然后重新发起发送，重新进行“感受信号”的检测来决定发送何时。
为了尽量避免发生碰撞，网络节点必须十分小心地选择发送的时机，以使介质空闲能够更长一段时间。
这也就需要网络节点采用“延迟感受法”（Delay Sensing），即网络节点在发出“感受信号”时，先等待一定时间再向传输介质发出“感受信号”，以此来减少碰撞的概率。
此外，在进行发送时，节点还需要采用“乱序发送”（Scrambled Transmission），即网络节点在进行发送时，会随机调整发送的时机，以减少碰撞的概率。
以太网的介质访问控制方式，提供了一种准确无误的网络数据传输方式，以保证网络内部的数据传输准确无误。
CSMA CD协议
其它
数据链路层的 功能
冲突检测的方 法
1.在物理层中把依赖于媒体的特性分离出来，使得LLC子层和MAC子层能适用于一系列媒体。在物理层内定义 了两个重要的兼容接口，即依赖于媒体的媒体相关接口MDI和访问单元接口AUI。MDI是一个同轴电缆接口，所有 站都必须严格遵守IEEE 802.3定义的物理媒体信号的确切技术规范，严格遵守站点正确动作的规程，要求这个物 理媒体接口完全兼容；AUI为第二兼容接口，大多数站点都设在离开同轴电缆的连接处有一段距离的地方，在与 同轴电缆靠近的MAC中只有少量电路，而大部分硬件和全部软件都在站点中，对于确保通信来说，符合这个接口 并不是绝对必要的，但是由于它允许在MAC和站配合使用时有极大的灵活性，所以推荐这个接口。
CSMA/CD的基本原理是：所有节点都共享络传输信道，节点在发送数据之前，首先检测信道是否空闲，如果 信道空闲则发送，否则就等待；在发送出信息后，再对冲突进行检测，当发现冲突时，则取消发送。
简介
CSMA/CD（Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection），在以太中使用随机争用型的介质 访问控制方法，即冲突检测的载波监听多路访问的方法。它起源于美国夏威夷大学开发的ALOHA所采用的争用型 协议，并进行了改进，使之具有比ALOHA协议更高的介质利用率。
CSMACD协议简介
CSMACD协议简介CSMA/CDCSMA/CD（CarrierSense Multiple Access/Collision Detect）即载波监听多路访问/冲突检测方法一、基础篇：是一种争用型的介质访问控制协议。
它起源于美国夏威夷大学开发的ALOHA网所采用的争用型协议，并进行了改进，使之具有比ALOHA协议更高的介质利用率。
CSMA/CD控制方式的优点是：原理比较简单，技术上易实现，网络中各工作站处于平等地位，不需集中控制，不提供优先级控制。
但在网络负载增大时，发送时间增长，发送效率急剧下降。
CSMA/CD应用在ISO7层里的数据链路层它的工作原理是: 发送数据前先监听信道是否空闲,若空闲则立即发送数据.在发送数据时,边发送边继续监听.若监听到冲突,则立即停止发送数据.等待一段随即时间,再重新尝试.二、进阶篇：CSMA/CD控制规程：控制规程的核心问题：解决在公共通道上以广播方式传送数据中可能出现的问题（主要是数据碰撞问题）控制过程包含四个处理内容：侦听、发送、检测、冲突处理（1）侦听：通过专门的检测机构，在站点准备发送前先侦听一下总线上是否有数据正在传送（线路是否忙）？若“忙”则进入后述的“退避”处理程序，进而进一步反复进行侦听工作。
若“闲”，则一定算法原则（“X坚持”算法）决定如何发送。
（2）发送：当确定要发送后，通过发送机构，向总线发送数据。
（3）检测：数据发送后，也可能发生数据碰撞。
因此，要对数据边发送，边接收，以判断是否冲突了。
（参5P127图）（4）冲突处理：当确认发生冲突后，进入冲突处理程序。
有两种冲突情况：①侦听中发现线路忙②发送过程中发现数据碰撞①若在侦听中发现线路忙，则等待一个延时后再次侦听，若仍然忙，则继续延迟等待，一直到可以发送为止。
每次延时的时间不一致，由退避算法确定延时值。
②若发送过程中发现数据碰撞，先发送阻塞信息，强化冲突，再进行侦听工作，以待下次重新发送（方法同①）几个概念：上述两种冲突情况都会涉及一个共同算法——退避算法。
介质访问控制
令牌控制法
令牌是一种特殊的控制帧 令牌在网络中传送，只有获得令牌的节点才能启
动帧的发送 分:
令牌环访问控制（Token Ring） 令牌总线访问控制(Token Bus)
具体过程如下：
l 当一个站点想要发送数据的时候，它检测网络察看是否 有其他站点正在传输，即侦听信道是否空闲。
l 如果信道忙，则等待，直到信道空闲。 l 如果信道闲，站点就传输数据。 l在发送数据的同时，站点继续侦听网络确信没有其他站 点在同时传输数据。如果两个或多个站点同时发送数据， 就会产生冲突。 l 当一个传输节点识别出一个冲突，它就发送一个拥塞 信号，这个信号使得冲突的时间足够长，让其他的节点都 有能发现。 l 其它节点收到拥塞信号后，都停止传输，等待一个随 机产生的时间间隙（回退时间Backoff Time）后重发。
B
C A
令牌环访问控制
D
令牌环工作原理
各站点通过站接口连接成物理环型拓朴，令牌在物理环 中逐站传送。 当一个站点想发送帧时，必须获得空闲令牌，并在启动 数据帧的传送前将令牌帧中的忙/闲状态位置于“忙”。 由于只存在一个令牌，所以任何时候，环中只能有一个 节点发送数据，而其余站点只能允许接收帧。 当数据帧沿途经过各站的环接口时，各站将该帧的目的 地址与本站地址进行比较，若不相符，则转发该帧；若 相符，则放入接收BUFFER以送入本站，并修改环上帧的 接收状态位，修改后的帧在环上继续流动直到循环一周 后回到发送站，由发送站将帧移去。 若发送站数据发送完毕，则释放令牌。
计算机网络技术
CSMA CD介质访问控制协议
CSMA CD介质访问控制协议CSMA/CD介质访问控制协议MA-DATA.request 、MA-DATA.indication、MA-DATA.confirm CSMA/CD的MAC帧由8个字段组成:前导码;帧起始定界符SFD;帧的源和目的地址DA、SA;表示信息字段长度的字段;逻辑连接控制帧LLC;填充的字段PAD;帧检验序列字段FCS。
前导码:包含7个字节，每个字节为10101010，它用于使PLS 电路和收到的帧定时到达稳态同步。
帧起始定界符:字段是10101011序列，它紧跟在前导码后，表示一幅帧的开始。
帧检验序列:发送和接收算法两者都使用循环冗余检验(CRC)来产生FCS字段的CRC值。
IEEE802.3标准提供了介质访问控制子层的功能说明，有两个主要的功能:数据封装(发送和接收)，完成成帧(帧定界、帧同步)、编址(源和目的地址处理)、过失检测(物理介质传输过失的检测);介质访问管理，完成介质分配防止冲突和解决争用处理冲突。
MAC(medium aess control)属于LLC(Logical Link Control)下的一个子层。
局域网中目前广泛采用的.两种介质访问控制方法，分别是：1 争用型介质访问控制，又称随机型的介质访问控制协议，如CSMA/CD方式。
2 确定型介质访问控制，又称有序的访问控制协议，如Token(令牌)方式在CSMA中，由于信道传播时延的存在，即使通信双方的站点都没有侦听到载波信号，在发送数据时仍可能会发生冲突，因为他们可能会在检测到介质空闲时同时发送数据，致使冲突发生。
尽管CSMA可以发现冲突，但它并没有先知的冲突检测和阻止功能，致使冲突发生频繁。
一种CSMA的改良方案是使发送站点在传输过程中仍继续侦听介质，以检测是否存在冲突。
如果两个站点都在某一时间检测到信道是空闲的，并且同时开始传送数据，那么它们几乎立刻就会检测到有冲突发生。
如果发生冲突，信道上可以检测到超过发送站点本身发送的载波信号幅度的电磁波，由此判断出冲突的存在。
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CSMA CD介质访问控制协议
CSMA/CD介质访问控制协议
MA-DATA.request 、MA-DATA.indication、MA-DATA.confirm
CSMA/CD的MAC帧由8个字段组成:前导码;帧起始定界符SFD;帧的源和目的地址DA、SA;表示信息字段长度的字段;逻辑连接控制帧LLC;填充的字段PAD;帧检验序列字段FCS。
前导码:包含7个字节，每个字节为10101010，它用于使PLS电路和收到的帧定时达到稳态同步。
帧起始定界符:字段是10101011序列，它紧跟在前导码后，表示一幅帧的开始。
帧检验序列:发送和接收算法两者都使用循环冗余检验(CRC)来产生FCS字段的CRC值。
IEEE802.3标准提供了介质访问控制子层的功能说明，有两个主要的功能:数据封装(发送和接收)，完成成帧(帧定界、帧同步)、编址(源和目的地址处理)、差错检测(物理介质传输差错的检测);介质访问管理，完成介质分配避免冲突和解决争用处理冲突。
MAC(medium aess control)属于LLC(Logical Link Control)下的一个子层。
局域网中目前广泛采用的.两种介质访问控制方法，分别是：
1 争用型介质访问控制，又称随机型的介质访问控制协议，如CSMA/CD方式。
2 确定型介质访问控制，又称有序的访问控制协议，如Token(令牌)方式
在CSMA中，由于信道传播时延的存在，即使通信双方的站点都没有侦听到载波信号，在发送数据时仍可能会发生冲突，因为他们可能会在检测到介质空闲时同时发送数据，致使冲突发生。
尽管CSMA可以发现冲突，但它并没有先知的冲突检测和阻止功能，致使冲突发生频繁。
一种CSMA的改进方案是使发送站点在传输过程中仍继续侦听介质，以检测是否存在冲突。
如果两个站点都在某一时间检测到信道是空闲的，并且同时开始传送数据，则它们几乎立刻就会检测到有冲突发生。
如果发生冲
突，信道上可以检测到超过发送站点本身发送的载波信号幅度的电磁波，由此判断出冲突的存在。
一旦检测到冲突，发送站点就立即停止发送，并向总线上发一串阻塞信号，用以通知总线上通信的对方站点，快速地终止被破坏的帧，可以节省时间和带宽。
这种方案就是本节要介绍的
CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Aess with Collision Detection，载波侦听多路访问/冲突检测协议)，已广泛应用于局域网中。
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