CSMA/CD: Ethernet's Multiple Access Protocol

Node dalam sebuah LAN Ethernet adalah interkoneksi oleh saluran siaran, sehingga ketika adaptor mengirimkan bingkai, semua adaptor pada LAN menerima bingkai. Sebagaimana kita bahas pada bagian 5.3, Ethernet menggunakan CSMA / CD algoritma multiple access. Meringkas diskusi kita dari Bagian 5.3, ingat bahwa CSMA / CD menggunakan mekanisme sebagai berikut:
1.Adaptor mungkin mulai mengirimkan kapan saja, yaitu, tidak ada slot yang digunakan.
2.Adaptor tidak pernah mengirimkan bingkai ketika merasakan bahwa beberapa adaptor lain transmisi, yaitu menggunakan operator-sensing.
3.Sebuah adaptor transmisi dibatalkan transmisi secepat itu mendeteksi bahwa adaptor lain juga transmisi, yaitu menggunakan deteksi tabrakan.
4.Sebelum mencoba sebuah retransmisi, adaptor menunggu waktu yang acak yang biasanya kecil dibandingkan dengan kerangka waktu.
Mekanisme ini memberikan CSMA / CD kinerja jauh lebih baik daripada slotted ALOHA di lingkungan LAN. Bahkan, jika delay propagasi maksimum antara stasiun yang sangat kecil, efisiensi CSMA / CD bisa mendekati 100%. Tetapi perhatikan bahwa mekanisme kedua dan ketiga yang terdapat di atas mengharuskan setiap adapter Ethernet untuk dapat (1) akal ketika beberapa adaptor lain transmisi, dan (2) mendeteksi tabrakan ketika sedang transmisi. Ethernet adapter melakukan kedua tugas dengan mengukur tingkat tegangan transmisi sebelum dan selama. adaptor Setiap menjalankan CSMA / CD protocol tanpa koordinasi eksplisit dengan adaptor lain di Ethernet. Dalam adaptor khusus, CSMA / CD protokol bekerja sebagai berikut:
1.Adaptor ini mendapatkan sebuah PDU layer jaringan dari node induknya, menyiapkan frame Ethernet, dan menempatkan frame dalam buffer adaptor.
2.Jika indera adaptor saluran tersebut sudah idle (yakni, tidak ada energi sinyal dari saluran masuk adaptor), itu mulai mengirimkan frame. Jika indera adaptor saluran tersebut sedang sibuk, itu menunggu sampai tidak ada indra energi sinyal (ditambah beberapa ratus mikrodetik) dan kemudian mulai mengirim frame.
3.Sedangkan transmisi, adaptor memantau kehadiran energi sinyal yang datang dari adapter lainnya. Jika adaptor mentransmisikan frame seluruh energi tanpa mendeteksi sinyal dari adapter lainnya, adaptor dilakukan dengan frame.
4.Jika adaptor energi mendeteksi sinyal dari adapter lainnya saat transmisi, berhenti transmisi frame dan bukannya mengirimkan sinyal jam 48-bit.
5.Setelah batal (yaitu, transmisi sinyal jam), adaptor backoff memasuki fase eksponensial.
Secara khusus, ketika transmisi bingkai diberikan, setelah mengalami tumbukan n berturut-turut untuk frame ini, adaptor memilih nilai untuk K secara acak dari (0,1,2 ,..., 2m - 1) dimana m: = min (n, 10). Adaptor kemudian menunggu K x kali 512 bit dan kemudian kembali ke Langkah 2. Sebuah beberapa komentar tentang CSMA / CD protokol tentunya dalam urutan
Tujuan dari sinyal jam adalah untuk memastikan bahwa semua adapter transmisi lainnya menyadari tumbukan. Mari kita lihat sebuah contoh. Misalkan adaptor A mulai mengirimkan bingkai, dan tepat sebelum sinyal mencapai A B adaptor, adaptor B mulai mengirim. Jadi B akan dikirim hanya beberapa bit ketika transmisi dibatalkan.
Beberapa ini bit memang akan merambat ke A, tetapi mereka mungkin tidak merupakan tenaga yang cukup untuk untuk mendeteksi tumbukan. Untuk memastikan bahwa A mendeteksi tumbukan (sehingga untuk juga dapat membatalkan), B mengirimkan sinyal jam 48-bit. Berikutnya mempertimbangkan backoff algoritma eksponensial.
Hal pertama yang harus perhatikan di sini adalah bahwa waktu sedikit (misalnya, waktu untuk mengirimkan satu bit) sangat singkat; untuk 10 Mbps Ethernet, waktu bit adalah 0,1 mikrodetik. Sekarang mari kita lihat sebuah contoh. Misalkan bahwa upaya adaptor untuk pertama kalinya untuk mengirimkan bingkai, dan sementara transmisi mendeteksi tabrakan. Adaptor kemudian memilih K = 0 dengan probabilitas 0,5 dan memilih
K = 1 dengan probabilitas 0,5.
Jika adaptor memilih K = 0, maka langsung melompat ke Langkah 2 setelah transmisi sinyal selai. Jika adaptor memilih K = 1, menunggu 51,2 mikrodetik sebelum kembali ke Langkah 2. Setelah tabrakan kedua, K dipilih dengan probabilitas yang sama dari (0,1,2,3). Setelah tiga tabrakan, K dipilih dengan probabilitas yang sama dari (0,1,2,3,4,5,6,7).
Setelah sepuluh atau tabrakan lebih, K dipilih dengan probabilitas yang sama dari (0,1,2 ,..., 1023). Jadi ukuran set yang dipilih K tumbuh secara eksponensial dengan jumlah tumbukan (sampai n = 10); itu adalah untuk alasan inilah algoritma backoff Ethernet adalah disebut sebagai "backoff eksponensial". Standar Ethernet memberikan batasan pada jarak antara dua node. Batasan ini memastikan bahwa jika A adaptor memilih nilai yang lebih rendah dari K dari semua adapter lain yang terlibat dalam tabrakan, lalu adaptor A
akan dapat mengirim frame tanpa mengalami benturan baru. Kami akan mencari properti ini lebih terinci dalam masalah pekerjaan rumah.
Mengapa menggunakan backoff eksponensial? Mengapa tidak, misalnya, pilih K dari (0,1,2,3,4,5,6,7) setelah tumbukan setiap? Alasannya adalah bahwa ketika sebuah adaptor pengalaman tabrakan pertama, ia tidak tahu berapa banyak adapter yang terlibat dalam tabrakan. Jika hanya ada sejumlah kecil bertabrakan adapter, masuk akal untuk memilih K dari satu set nilai-nilai kecil kecil.
Di sisi lain, jika adapter banyak terlibat dalam tumbukan, masuk akal untuk memilih K dari yang lebih besar, lebih terpencar set nilai-nilai (mengapa?). Dengan meningkatkan ukuran dari himpunan masing-masing setelah tumbukan, adaptor ini tepat menyesuaikan dengan skenario yang berbeda. Kami juga mencatat di sini bahwa setiap kali adaptor menyiapkan bingkai baru untuk transmisi, itu menjalankan CSMA / CD algoritma di atas. Secara khusus, adaptor tidak memperhitungkan setiap benturan yang mungkin terjadi di masa lalu. Jadi adalah mungkin bahwa adaptor dengan bingkai baru akan mampu untuk segera menyelinap dalam transmisi sukses sementara beberapa adapter lainnya di negara backoff eksponensial.