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10.2.2 以太网Ethernet
IEEE 802.3定义了一种基带总线局域网标准，其速率为共享总线10 Mb/s。标准包含MAC子层和物理层的内容。
根据物理层介质的不同Ethernet可分为10 Base-2(基带粗同轴)、10 Base-5(基带细铜轴)、10 Base-T(基带双绞线)、10 Base-FL(基带光纤)几种类型。在MAC子层，共享介质的访问控制采用CSMA/CD协议(Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection)。由于历史的原因，人们习惯上将采用IEEE 802.3标准的局域网称为Ethernet。
1．带有碰撞检测的载波侦听多点访问法(CSMA/CD)
CSMA/CD含有两方面的内容，即载波侦听(CSMA)和冲突检测(CD)。CSMA/CD访问控制方式主要用于总线型和树型网络拓扑结构，基带传输系统。信息传输是以“包”为单位，简称信包，发展为IEEE 802.3基带CSMA/CD局域网标准。
CSMA/CD的设计思想如下：
1) 侦听(监听)总线
查看信道上是否有信号是CSMA系统的首要问题，各个站点都有一个“侦听器”，用来测试总线上有无其他工作站正在发送信息(也称为载波识别)，如果信道已被占用，则此工作站等待一段时间后再争取发送权；如果侦听总线是空闲的，没有其他工作站发送的信息就立即抢占总线进行信息发送。查看信号的有无称为载波侦听，而多点访问指多个工作站共同使用一条线路。
CSMA技术中要解决的另一个问题是侦听信道已被占用时，等待的一段时间如何确定。通常采用以下两种方法：
方法一：当某工作站检测到信道被占用后，继续侦听下去，一直等到发现信道空闲后，立即发送，这种方法称为持续的载波侦听多点访问。
方法二：当某工作站检测到信道被占用后，就延迟一个随机时间，然后再检测，不断重复上述过程，直到发现信道空闲后，开始发送信息，这种方法称为非持续载波侦听多点访问。
2) 冲突检测(碰撞检测)
当信道处于空闲时，某一个瞬间，如果总线上两个或两个以上的工作站同时都想发送信息，那么该瞬间它们都可能检测到信道是空闲的，同时都认为可以发送信息，从而一齐发送，这就产生了冲突(碰撞)；另一种情况是某站点侦听到信道是空闲的，但这种空闲可能是较远站点已经发送了信包(由于在传输介质上信号传送的延时，信包还未传送到此站点的缘故)，如果此站点又发送信息，则也将产生冲突，因此消除冲突是一个重要的问题。
首先可以确认，冲突只有在发送信包以后的一段短时间内才可能发生， 因为超过这段时间后，总线上各站点都可能听到是否有载波信号在占用信道，这一小段时间称为碰撞窗口或碰撞时间间隔。如果线路上最远两个站点间信包传送延迟时间为d，碰撞窗口时间一般取为2d。冲突检测的方法有两种：比较法和编码违例判决法。
所谓比较法，是指发送节点在发送数据同时，将其发送信号波形与从总线上接收到的信号波形进行比较。如果总线上同时出现两个或两个以上的发送信号，则它们叠加后的信号波形将不等于任何节点发送的信号波形。当发送节点发现自己发送的信号波形与从总线上接收到的信号波形不一致时，表示总线上有多个节点同时发送数据，冲突已经产生。所谓编码违例判决法，是指只检测从总线上接收的信号波形。如果总线只有一个节点发送数据，则从总线上接收到的信号波形一定符合差分曼彻斯特编码规律。因此，判断总线上接收信号电平跳变规律同样也可以检测是否出现了冲突。
3) 冲突加强
如果在发送数据帧过程中检测出冲突，在CSMA/CD介质存取方法中，首先进入发送“冲突加强信号(Jamming Signal)”阶段。CSMA/CD采用冲突加强措施的目的是确保有足够的冲突持续时间，以使网中所有节点都能检测出冲突存在，废弃冲突帧，减少因冲突浪费的时间，提高信道利用率。冲突加强中发送的阻塞(JAM)信号一般为4字节的任意数据。
4) 重新发送数据
完成“冲突加强”过程后，节点停止当前帧发送，进入重发状态。进入重发状态的第一步是计算重发次数。IEEE 802.3协议规定一个帧最大重发次数为16次。如果重发次数超过16次，则认为线路故障，系统进入“冲突过多”结束状态。如重发次数N≤16，则允许节点随机延迟后再重发。
在计算后退延迟时间，并且等待后退延迟时间到之后，节点将重新判断总线忙、闲状态，重复发送流程。
如果在发送数据帧过程中没有检测出冲突，在数据帧发送结束后，进入结束状态。
CSMA/CD的发送流程可简单地概括成四点：先听后发，边发边听，冲突停止，随机延迟后重发。其流程见图10.3。
从以上可以看出，任何一个节点发送数据都要通过CSMA/CD方法去竞争总线使用权，从它准备发送到成功发送的发送等待延迟时间是不确定的。因此CSMA/CD方法为随机竞争型介质访问控制方法。
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