Уровень МАС

Первые опыты с технологией Ethernet выявили негативное явление в самой технологии – явление коллизий, когда пакеты от двух источников наслаиваются друг на друга, так что информация становится нечитаемой. Для того, чтобы минимизировать эффект коллизий в технологии был придуман уровень контроля доступа к ресурсу (уровень MAC – Medium Access Control) и протокол CSMA/CD как протокол, обеспечивающий управляемый доступ к общему ресурсу системы.

Первая часть протокола CSMA/CD обеспечивает регулирование самого процесса передачи CSMA (Carrier Sense Multiple Access). Суть предложенной процедуры передачи состоит в том, что передающая станция должна выполнить следующие шаги, чтобы предотвратить нежелательные коллизии:

1. Прослушать канал передачи и проверить, не ведется ли передача информации другой станцией
2. Если канал передачи свободен, начать передачу и ждать подтверждения ее успешности (сообщение АСК)
3. Если канал занят, возвратиться в состояние 1
4. Принимающая станция проверяет поле контрольной суммы CRC, которое входит в состав кадра Ethernet. Если ошибок не обнаружено, принимающая станция генерирует сообщение АСК
5. Если в течение определенного времени передающая станция не получает подтверждения АСК на свою информацию, она возвращается в состояние 1
6. Если передающая станция получает сообщение АСК, процесс передачи кадров считается завершенным положительно.

Но, несмотря на ограничения передачи со стороны протокола CSMA, возможна ситуация, когда две или более рабочих станций начнут передачу информации одновременно. Тогда возникнет коллизия. Исключить коллизии полностью невозможно, ном можно постараться уменьшить ущерб, наносимый ими процессу передачи данных. Для этого в составе протокола уровня МАС была добавлена еще одна процедура CD (Collision Detection). Ее цель – уменьшить длительность коллизий. Достигается это за счет нехитрого усовершенствования: рабочая станция продолжает прослушивать канал передачи в процессе своей передачи. Если в процессе передачи обнаружена коллизия, передача немедленно прекращается, так что продолжительность коллизии уменьшается и, соответственно, уменьшается вред, наносимый ею всему процессу передачи на канальном уровне. В качестве подтверждения возникновения коллизии на все станции передается специальный сигнал оповещения (jamming). В результате объединения двух частей протокола появился единый протокол CSMA/CD.

Дополнительным способом уменьшить влияние коллизий стал метод ограничения размера кадра Ethernet снизу (параметр минимально допустимого размера кадра Minimum Frame Size (MFS). Дело в том, что чем короче пакет, тем более вероятна ситуация, когда два пакта передаются одновременно, вызывая коллизию. В случае протокола CSMA, когда все станции прослушивают канал передачи перед началом соединений, передача пакетов большого размера не вызывает трудностей и коллизий, т. к. ни одна станция не начинает передачу до окончания передачи большого пакета. Следует отметить, что метод ограничения размера кадра по параметру MFS может улучшить ситуацию только для полудуплексных сетей (Н), поэтому для сетей Ethernet и Fast Ethernet устанавливается ограничение MFS=64 байта, для сетей GE MFS=416 или 520 байт. Для полнодуплексной сети (F) механизм ограничения по MFS ничего не дает и поэтому не используется.

Если же, несмотря на все перечисленные механизмы и методы защиты, возникают коллизии, несколько кадров неизбежно будут потеряны. Запросить повторную передачу информации можно только с использование протоколов более высокого уровня, в алгоритме CSMA/CD такого механизма не предусмотрено.

Дата добавления: 2014-01-05