بررسی مکانیزم های کنترل دسترسی به رسانه انتقال مشترک (قسمت سوم)یادداشت های یک دانشجوی علوم کامپیوتر

بررسی مکانیزم های کنترل دسترسی به رسانه انتقال مشترک (قسمت سوم)

۹ تیر ۱۳۹۱ آموزش های تئوری شبکه های کامپیوتری, شبکه های کامپیوتری یک دیدگاه

پروتکل CSMA/CD

یکی از بهبودهایی که می توان به پروتکلهای قبلی داد آنست که ایستگاهها در حین شروع به ارسال کانال را بررسی کرده و به محض بروز تصادم ارسال را سریعاً متوقف کرده و با ارسال سیگنالی نویز گونه به ایستگاههای دیگر که عامل تصادم بوده اند کمک کنند تا سریع تصادم را کشف و ارسال را متوقف نمایند.

عمده ترین مسئله آنست که اگر کشف خطا یا تصادم به طریقه کدهای کنترل خطا انجام شود زمان گیر خواهد بود ولی در این پروتکل کشف خطا به روش آنالوگ و سخت افزاری انجام می شود(مثل روش اندازه گیری توان خروجی فرستنده یا اندازه گیری طول پالسها یا تلفیقی از هر دو .

برای بررسی بیشتر پروتکل CSMA/CD به شکل زیر نگاه کنید:

در زمان to ایستگاهی ارسال فریم خود را به اتمام رسانده است و در این لحظه کانال آزاد می شود. حال موقع ارسال فریم ایستگاههایی است که تقاضایی برای ارسال دارند. در این زمان امکان دارد تصادم بوجود بیاید. تمامی ایستگاهها به سرعت تصادم را تشخیص داده و مجدداً کانال رها می شود. ایستگاههای تصادم کننده به اندازه یک زمان تصادفی از تلاش برای تصرف کانال کنار می کشند و نهایتاً پس از چند مرحله مبارزه یکی از ایستگاهها موفق به تصرف کانال خواهد شد. زمانهایی که بصورت منقطع بین زمان دو فریم نشان داده شده است زمانهایی است که ایستگاهها برای تصرف کانال تلاش کرده ولی تصادم بوجود آمده است.

حال مسئله مهم اینجاست که فرض کنید دو ایستگاه دقیقاً در زمان t0 شروع به ارسال نمایند چقدر طول می کشد تا تصادم کشف شود؟ جواب این سوال از برخی جهات حیاتی است.

مدت زمان کشف تصادم به پارامتر تاخیر انتشار بستگی دارد ولی برای آنکه شبکه و ایستگاهها بتوانند درست عمل کنند بایستی اگر حداکثر تاخیر انتشار کانال t باشد به اندازه ۲t صبر کرد تا تصادم یا عدم تصادم کشف شود. چرا؟ فرض کنید ایستگاهی با خالی دیدن کانال شروع به ارسال کند و تا زمانی که سیگنال آن به ایستگاه دیگر برسد به اندازه t طول می کشد. اگر دقیقاً در همین زمان ایستگاه دیگری با خالی دیدن کانال شروع به ارسال نماید و تصادم پیش بیاید دقیقاً به اندازه یک t دیگر طول می کشد تا این قضیه آشکار شود.( البته در اینجا تصادم به روش آنالوگ و سخت افزاری کشف می شود)
برای کانالی به طول تقریبی هزار متر بدترین زمان کشف خطا ۱۰us است که زمان بسیار بدی است.
در پروتکل CSMA/CD پس از آنکه ایستگاهی بدون تصادم موفق به تصرف کانال شد دیگر هیچگاه تصادمی پیش نخواهد آمد و تمامی تصادمها بین ارسال دو فریم اتفاق خواهد افتاد. این زمان که زمان رقابت نامیده می شود روی راندمان کانال به شدت تاثیر منفی خواهد گذاشت و راندمان کانال را کاهش غیر خطی خواهد داد. با بالا رفتن ترافیک ایستگاهها ، حجم تصادمات تیر بصورت تصاعدی زیاد شده و به کاهش راندمان کانال منجر می شود. درضمن هنگامی که طول کانال زیاد شود به تبع آن زمان تاخیر انتشار نیز افزایش می یابد و رقابت نیز افزایش می یابد. شاید برای کانالی به طول یک کیلومتر زمان ده میکروثانیه برای هر تصادم مقدار کمی به نظر برسد ولی برای کانالی که مثلاً با نرخ ۱۰۰mbpکار می کند همین ده میکرو ثانیه معادل زمان ۱۰۰۰ بیت ارسال داده است. حال وقتی زمان رقابت به دلیل تصادمهای متوالی (مثلاً ۱۶ مرحله) ادامه می یابد زمان تلف شده معادل ۱۶۰۰۰ بیت ارسال داده خواهد بود. هرچه ترافیک ایستگاهها و تصادمها زیادتر شود این زمان رشد خواهد کرد فلذا این پروتکلها فقط برای LAN با طول کانال کم و همچنین نرخ ارسال پایین مناسب است و برای شبکه های با نرخ ارسال بالا مناسب نخواهد بود.