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  • 从上题中的站点a
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    2020-12-18 14:24:34

    题目

    3-24 假定站点A和B在同一个10Mb/s以太网网段上。这两个站点之间的传播时延为225比特时间。现假定A开始发送一帧,并且在A发送结束之前B也发送一帧。如果A发送的是以太网所容许的最短的帧,那么A在检测到和B发生碰撞之前能否把自己的数据发送完毕?换言之,如果A在发送完毕之前并没有检测到碰撞,那么能否肯定A所发送的帧不会和B发送的帧发生碰撞?(提示:在计算时应当考虑到每一个以太网帧在发送到信道上时,在MAC帧前面还要增加若干字节的前同步码和帧定界符。)

    3-25 在上题中的站点A和B在t=0时同时发送了数据帧。当t=255比特时间,A和B同时检测到发生了碰撞,并且在t=255+48=273比特时间完成了干扰信号的传输。A和B在CSMA/CD算法中选择不同的r值退避。假定A和B选择的随机数分别是rA=0和rB=1。试问A和B各在什么时间开始重传其数据帧?A重传的数据帧在什么时间到达B?A重传的数据会不会和B重传的数据再次发生碰撞?B会不会在预定的重传时间停止发送数据?

    分析

    3-25题考查的是CSMA/CD协议的工作过程,其详细流程如下:

    • 准备发送:适配器从网络层获得一个分组,加上以太网的首部和尾部,组成以太网帧,放入网卡的缓存中,但在发送之前,必须先检测信道。
    • 检测信道:不停地检测信道,一直等待信道空闲,并在96比特时间内信道保持空闲(保证了帧间最小时间间隔),就发送这个帧。
    • 在发送过程中仍不停地检测信道,即网络适配器要边发送边监听。这里只有两种可能性:
      • 发送成功:在争用期内一直未检测到碰撞,这个帧发送成功,回到(1)
      • 发送失败:在争用期内检测到碰撞,这是立即停止发送数据,并按规定发送人为干扰信号。适配器接着就执行指数退避算法,等待r倍512比特时间后,返回到步骤(2),继续检测信道。若重传16次仍不能成功,则停止重传向上报错。

    以太网每发完一帧,一定要把已经发送的帧暂时保留一下。如果在争用期内检测出发生了碰撞,那么还要在推迟一段时间后再把这个帧重传一次。

    解答

    3-24

    • t=0时,A开始发送数据,t=225时,B开始收到A发送的数据,为了避免碰撞,B不会再发送数据。
    • 若B在t’<225时刻发送一帧数据,则A在t=t’+225时刻检测到碰撞,并立即停止发送数据
    • 当t>450,A还没有检测到碰撞时,则说明以后再也不会发生碰撞了
    • t=576时,此时A发送完毕

    所以A在发送完毕之前如果没有检测到碰撞,能肯定以后不会发生碰撞

    3-25

    值得注意的是 2 ∗ τ 2*\tau 2τ 是定值512,这是协议规定的

    • t=0时,A、B同时发送了数据帧
    • t= 225 2 \frac{225}{2} 2225时,A、B发送的数据发生碰撞
    • t=225时,A、B同时检测到发生了碰撞
    • t=225+48=273时,A、B完成(48比特的)干扰信号的传输,适配器执行指数退避算法, r A = 0 r_A=0 rA=0 r B = 1 r_B=1 rB=1,等待r倍512比特时间后,A、B将再次检测信道是否空闲
    • t=273+ r A ∗ 2 τ r_A*2\tau rA2τ=273时,A检测到信道正忙,原因是信道内干扰信号仍在传输,但A还在不停检测信道
    • t=273+225=498时,干扰信号占用信道时间结束,A发现信道空闲,但它还得等个帧间最小时间间隔96比特时间(用于收到数据帧的站点清理接收缓存,见教材P90)后才会发送数据,信道必须在这96比特时间内保持空闲
    • t=498+96=594时,A终于如愿以偿开始发送数据,数据将在t=594+225=819时开始到达B,B开始接收数据
    • t=273+ r B r_B rB*512=785时,B检测到信道正忙,若信道空闲,它原计划于785+96=881时刻发送数据,此计划不得不推迟
    • t=594+(64+8)*8=1170,A发送完所有数据
    • t=1170+225=1395,B接收完所有数据,同时检测到信道空闲
    • t=1395+96=1491,B处理完缓存后开始发送数据
    • t=1491+576=2067,B发送完所有的数据(当然B发的可能不是最小帧,这里假设是和A大小一样的帧)
    • t=2067+225=2292,A接收完B发送的数据

    至此整个传输完成

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    3-25 在上题中的站点A和B在t=0时同时发送了数据帧。当t=255比特时间,A和B同时检测到发生了碰撞,并且在t=255+48=273比特时间完成了干扰信号的传输。A和B在CSMA/CD算法中选择不同的r值退避。假定A和B选择的随机数分别是rA=0和rB=1。试问A和B各在什么时间开始重传其数据帧?A重传的数据帧在什么时间到达B?A重传的数据会不会和B重传的数据再次发生碰撞?B会不会在预定的重传时间停止发送数据?
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  • 假定站点A 和B 在同一个10Mb/s 以太网网段。这两个站点之间的时延为225 比特时间。现假定A 开始发送一帧,并且在A 发送结束之前B 也发送一帧。如果A 发送的是以太网所容许的最短的帧,那么A 在检测到和B 发生碰撞...

    3-24 :

    问题:

    • 假定站点A 和B 在同一个10Mb/s 以太网网段上。这两个站点之间的时延为225 比特时间。现假定A 开始发送一帧,并且在A 发送结束之前B 也发送一帧。如果A 发送的是以太网所容许的最短的帧,那么A 在检测到和B 发生碰撞之前能否把自己的数据发送完毕?
    • 换言之,如果A 在发送完毕之前并没有检测到碰撞,那么能否肯定A 所发送的帧不会和B发送的帧发生碰撞?
    • 请写出分析过程。(提示:在计算时应当考虑到每一个以太网帧在发送到信道上时,在MAC帧前面还要增加若干字节的前同步码和帧定界符)。

    结果:

    • 站A在检测到和站B发生碰撞之前不能把自己的数据发送完毕;
    • 如果站A在发送完毕之前并没有检测到碰撞,那么可以肯定站A所发送的帧不会和B发送的帧发生碰撞;

    过程:

    前提了解

    • 先附上以太网V2的MAC帧格式的图片

    图3-22

    • 协议规定了基本退避时间为争用期 2τ(tao),具体的争用期时间是 51.2μs。(争用期时间是协议规定的,需要自行记忆)

    • 文题中:站点A 和B 在同一个10Mb/s 以太网网段上,则在争用期内站点A发送的最短帧长是10Mbit/s × 51.2μs = 512bit,即64字节。

      1 Mbits = 1e3 Kbits = 1e6 bit
      1 s = 1e6 μs
      1e6 = 1 × 106

    • 在传输媒体上传送的要比MAC帧多8个字节(这个也需要记忆),即站点A实际传送的帧大小是 (64Byte + 8Byte)× 8bit = 576bit

    开始假设计算

    • 先假设在 t = 0 比特时间的时候站点 A 开始发送数据帧。

    • 由于以太网使用的 CSMA/CD 协议,数据在发送时要载波监听与碰撞检测。即站点只有检测到总线上处于空闲状态时才发送数据帧

    • 文题表明:这两个站点之间的时延为225 比特时间。即数据帧从站A到站B需要花费 225 比特时间

    • 所以在这种情况下站B想要发送数据只有两种比特时间可能:
      1. 在 t = (0~224) 比特时间,由于站A发送的数据帧还在去站B的途中,数据帧没有到站B所以站B任然认为总线上是处于空闲状态,即可以发送数据帧;
      2. 在 t > (576 + 225) = 801 比特时间,这个时候由于站A已经将数据帧完全发送给站B了,此时总线上是真正的处于空闲状态。

    • 文题条件:并且在A 发送结束之前B 也发送一帧。,所以可以排除上述的第二种可能,并确定站B在 t = (0~224) 比特时间中发送数据帧;

    • 当 t = 225比特时间,站B就能检测出站A发送的数据帧。

    • 只要站B在 t = 224 比特时间之前发送数据帧,站A在发送完毕之前就一定能检测到碰撞,这就能够肯定以后也不会再发送碰撞了;

    • 如果站A在发送完毕之前并没有检测到碰撞,那么就能够肯定站A所发送的帧不会和B发送的帧发生碰撞。

    即:

    • 站A在检测到和站B发生碰撞之前不能把自己的数据发送完毕;
    • 如果站A在发送完毕之前并没有检测到碰撞,那么可以肯定站A所发送的帧不会和B发送的帧发生碰撞;

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    答:10Mb/s的以太网争用期为51.2us。
    1)计算出A发送的数据大小
    A发送的帧总长度包括数据部分、帧首和帧尾,由于A发送的是最短的帧,即为512bit。而帧首帧尾一共有8*8bit=64bit。所以A发送的帧总长度为512+64=576bit.
    2)计算出A检测到碰撞现象的时刻
    已知B要发送数据与A碰撞,而两站点的传播时延为225bit。
    假设A在0时刻发送帧,则经过255bit即可被B检测到,所以B要想在A结束之前发数据,必须在(0-224)bit这个时间段发送,否则就没有机会了。
    假设B在224bit时刻发送数据,则到达A端被检测到的时刻为224+225=449bit.
    3)比较A发送完毕时刻和A检测到碰撞时刻
    而A发送完全部的576bit数据需要等到576bit时刻才能发送完毕,所以A在发送完毕之前已经检测到碰撞,即A在检测到和B发生碰撞之前不能把自己的数据发送完毕。也就是如果A在发送完毕之前并没有检测到碰撞,那么能肯定A所发送的帧不会和B发送的帧发生碰撞。

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