Доступ к среде и передача данных

Предполагая для простоты изложения, что каждый узел (станция) имеет только один сетевой интерфейс, рассмотрим, как на основе алгоритма CSMA/CD про­исходит передача данных в сети Ethernet.

Все компьютеры в сети с разделяемой средой имеют возможность немедленно (с учетом задержки распространения сигнала по физической среде) получить данные, которые любой из компьютеров начал передавать в общую среду. Гово­рят, что среда, к которой подключены все станции, работает в режиме коллек­тивного доступа (Multiply Access, МА).

Чтобы получить возможность передавать кадр, интерфейс-отправитель должен убедиться, что разделяемая среда свободна. Это достигается прослушиванием основной гармоники сигнала, которая также называется несущей частотой (Carrier Sense, CS).

Признаком «незанятости» среды является отсутствие на ней несущей частоты, которая при манчестерском способе кодирования, принятом для всех вариантов Ethernet 10 Мбит/с, равна 5-10 МГц в зависимости от последовательности еди­ниц и нулей, передаваемых в данный момент.

Если среда свободна, то узел имеет право начать передачу кадра. В примере, по­казанном на рис. 12.7, узел 1 обнаружил, что среда свободна, и начал передавать свой кадр. В классической сети Ethernet на коаксиальном кабеле сигналы пере­датчика узла 1 распространяются в обе стороны, так что их получают все узлы сети. Кадр данных всегда сопровождается преамбулой, которая состоит из 7 байт, каждый из которых имеет значение 10101010, и 8-го байта, равного 10101011. Последний байт носит название ограничителя начала кадра. Преамбула нужна для вхождения приемника в побитовую и побайтовую синхронизацию с передат­чиком. Наличие двух единиц, идущих подряд, говорит приемнику о том, что пре­амбула закончилась и следующий бит является началом кадра.

Все станции, подключенные к кабелю, начинают записывать байты передаваемо­го кадра в свои внутренние буферы. Первые 6 байт кадра содержат адрес назна­чения. Та станция, которая узнает собственный адрес в заголовке кадра, продол­жает записывать его содержимое в свой внутренний буфер, а остальные станции на этом прием кадра прекращают. Станция назначения обрабатывает получен­ные данные, передает их вверх по своему стеку. Кадр Ethernet содержит не только
адрес назначения, но и адрес источника данных, поэтому станция-получатель знает, кому нужно послать ответ.

Коллизия (jam)

Случайная пауза

Шина

Узел 1 Передача

Попытка доступа- к шине узла 2

Узел 2 |Ожидание

Попытка ^доступа к шине узла 3

Ожидание]

Рис. 12.7. Метод случайного доступа CSMA/CD

Узел 2 во время передачи кадра узлом 1 также пытался начать передачу своего кадра, однако обнаруживает, что среда занята — на ней присутствует несущая частота, — поэтому узел 2 вынужден ждать, пока узел 1 не прекратит передачу кадра.

После окончания передачи кадра все узлы сети обязаны выдержать технологиче­скую паузу, равную межпакетному интервалу (Inter Packet Gap, IPG) в 9,6 мкс. Эта пауза нужна для приведения сетевых адаптеров в исходное состояние, а также для предотвращения монопольного захвата среды одной станцией. После окон­чания технологической паузы узлы имеют право начать передачу своего кадра, так как среда свободна. В приведенном примере узел 2 дождался окончания пе­редачи кадра узлом 1, сделал паузу в 9,6 мкс и начал передачу своего кадра.