802.3 êáé Ethernet. Collision Detection).

Transcript

1 49 ÌÜèçìá 8.4: Ðñôõðá CSMA/CD, ÉÅÅÅ êáé Ethernet Ôï ðñôõðï CSMA/CD Ç âåëôßùóç ðïõ åðýöåñå ôï ðñùôêïëëï CSMA óôï ALOHA áðïäåß ôçêå áóöáëþò åõåñãåôéêþ ãéá ôçí áðäïóç ôùí ôïðéêþí äéêôýùí ôóï ùò ðñ ïò ôï ñõèì äéýëåõóçò óï êáé ùò ðñïò ôçí êáèõóôýñçóç ìåôüäïóçò ôùí ðáêýôùí óôï äßêôõï. Ìéá íýá âåëôßùóç ôïõ ðñùôïêëëïõ CSMA, ðïõ Ýãéíå ç áðáñ Þ ãéá ôçí ðáñáðýñá áíüðôõîþ ôïõ êáé ôçí åéóáãùãþ ôïõ óôçí åíóýñìáôç åðéêïéíùíßá, Ýäùó å ôç äõíáôôçôá óôïõò êìâïõò íá óôáìáôïýí ôéò ìåôáäóåéò ôïõò, ìëéò áíôéëçöèï ýí óýãêñïõóç óôï êáíüëé. Ãéá ðáñüäåéãìá, áí äýï Þ ðåñéóóôåñïé êìâïé áíé íåýïíôáò ôï êáíüëé äéáðéóôþóïõí ôé áõô åßíáé óå áñãßá êáé áðïöáóßóïõí íá ìåôáäþóïõ í ó åäí ôáõô ñïíá, èá äéáðéóôþóïõí ó åäí ôáõô ñïíá êáé ôç óýãêñïõóç ðïõ èá óõìâåß. ÅðïìÝíùò èá äéáêøïõí áìýóùò ôç ìåôüäïóç ôùí ðáêýôùí ôïõò, ðïõ Ýôóé êé áëëéþò ó áõôþ ôçí ðåñßðôùóç åßíáé áíþöåëç, ìå áðïôýëåóìá ôç âåëôßùóç ôçò áð äïóçò ôïõ äéêôýïõ óïí áöïñü ôï ñõèì äéýëåõóçò êáé ôçí êáèõóôýñçóç ìåôüäïó çò ôùí ðáêýôùí. ÊÜèå êìâïò ðïõ äéáðéóôþíåé óýãêñïõóç áíáâüëëåé ôç ìåôüä ïóç ôïõ ðáêýôïõ ôïõ, ðåñéìýíïíôáò ãéá êüðïéï ñïíéê äéüóôçìá, êáé åðé åéñåß á ñãôåñá, õðïèýôïíôáò ôé óôï äéüóôçìá áõô êáíåßò Üëëïò êìâïò äåí Üñ éóå íá ìåôáä ßäåé. Ôï íýï âåëôéùìýíï ðñùôêïëëï ïíïìüóôçêå ðñùôêïëëï ðïëëáðëþò ðñóâáóçò ìå áíß íåõóç öýñïíôïò êáé áíáãíþñéóç óõãêñïýóåùí (CSMA/CD: Carrier Sense Multiple Access/ Collision Detection). Ôï CSMA/CD, ðùò êáé ðïëëü áð ôá ðñôõðá ôùí ôïðéêþí äéêôýùí, áêïëïõèïýí ôïõò ãåíéêïýò êáííåò ðïõ ðåñéãñüöôçêáí óôï ÌÜèçìá 7.4. Ôï êáíüëé åßíáé óõã ñïíéóìýíï óå êüèå ñïíïèõñßäá êáé ìðïñåß íá âñßóêåôáé óå ìßá áð ôéò áêëïõèåò ôñåéò êáôáóôüóåéò: ÊáôÜóôáóç áñãßáò. Óôçí ðåñßðôùóç áõôþ äåí åðé åéñåßôáé ìåôüäïóç áð êáíýíáí êìâï ôïõ êáíáëéïý. Ôï ñïíéê äéüóôçìá êáôü ôï ïð ïßï ôï êáíüëé ðáñáìýíåé óå áñãßá ëýãåôáé ðåñßïäïò áñãßáò. ÊáôÜóôáóç ìåôüäïóçò. Ôï êáíüëé åßíáé áðáó ïëçìýíï áð êüðïéá åðéôõ çìýíç ìåôüäïóç. Óôçí ðåñßðôùóç áõôþ ëïé ïé êìâïé äéáðéóôþí ïõí ôé êüðïéïò Üëëïò êìâïò Ý åé äåóìåýóåé ôï êáíüëé êáé äåí åðé åéñïýí íá ìåôáäþóïõí. Áõô ôï ñïíéê äéüóôçìá áðáó ëçóçò ôïõ êáíáëéïý ëýãåôá é ðåñßïäïò ìåôüäïóçò. ÊáôÜóôáóç áíôáãùíéóìïý. Ôï êáíüëé åßíáé áðáó ïëçìýíï áð êüðïéá óýãêñïõóç. Óôçí ðåñßðôùóç áõôþ ëïé ïé êìâïé äéáðéóôþíïõí Þ ôé Ý ïõí ïé ßäéïé å- ìðëáêåß óå êüðïéá óýãêñïõóç êáé åðïìýíùò äéáêðôïõí ôç óõíý éóç ôçò ìåôüäïóçò ôïõ ðáêýôïõ ôïõò Þ ôé êüðïéïé Üëëïé êìâïé Ý ïõí åì ðëáêåß óå óýãêñïõóç êáé Ý ïõí äåóìåýóåé ôï êáíüëé êáé åðïìýíùò äåí åðé åéñïýí íá ìåôáäþóïõí.

2 50 Ôïìïò ÉÉ, Åíïôçôá Ã: Ôïðéêá Äéêôõá Ï åëü éóôïò ñíïò ðïõ áðáéôåßôáé ãéá ôçí áíáãíþñéóç ìéáò óýãêñïõóçò éóïýôáé ìå ôï ñíï ðïõ ñåéüæåôáé ôï óþìá ãéá íá ìåôáäïèåß áð ôïí Ýíáí êìâï óôïí Üëëï. Ó Þìá 8.7: Ôï CSMA/CD ìðïñåß íá âñßóêåôáé åßôå óå êáôüóôáóç áñãßáò åßôå óå êáôüóôáóç áíôáãùíéóìïý Þ óå êáôüóôáóç ìåôüäïóçò. Åßíáé óçìáíôéê íá ôïíéóôåß ôé, óå áíôéäéáóôïëþ ìå ôá ðñùôêïëëá ALOHA êáé CSMA ðïõ Ý ïõí åöáñìïãþ óôçí áóýñìáôç åðéêïéíùíßá, ç éêáíôçôá ôçò áíáãíþñéóçò ôùí óõãêñïýóåùí áöïñü ôá åíóýñìáôá ìýóá ìåôüäïóçò êáé åðïìýíùò ôï íýï ðñùôêïëëï Ý åé å- öáñìïãþ óôá åíóýñìáôá ôïðéêü äßêôõá. Ëãù ôçò åðéôõ- ßáò ôïõ CSMA/CD Ýãéíáí áñêåôýò ðñïóðüèåéåò ðñïóáñìïãþò ôïõ óôï ðåñéâüëëïí ôçò á- óýñìáôçò åðéêïéíùíßáò, ïé ïðïßåò ìùò äåí êáñðïöñçóáí. Áõô ôï ñïíéê äéüóôçìá áðáó ëçóçò ôïõ êáíáëéïý ëýãåôá é ðåñßïäïò á- íôáãùíéóìïý. Óçìåéþíåôáé ôé ç ðåñßïäïò áíôáãùíéóìïý ðåñéëáìâüíåé ôï ñíï ðïõ áðáéôåßôáé ðñïêåéìýíïõ ôï êáíüëé íá åðéëýóåé ôéò ó õãêñïýóåéò êáé íá êáôáóôåß êáé ðüëé Ýôïéìï ãéá ìåôüäïóç. ¼ðùò öáßíåôáé êáé óôï ó Þìá 8.7, ôç ñïíéêþ óôéãìþ t 0 ï êìâïò Ý åé ôåñìáôßóåé ôç ìåôüäïóç ôïõ ðëáéóßïõ ôïõ êáé åðïìýíùò ëïé ïé êìâïé ðïõ åßíáé Ýôïéìïé ãéá ìåôüäïóç ìðïñïýí ôþñá íá åðé åéñþóïõí íá ìåôáäþóïõí ôï ðëáßóé ôïõò. Áí ìùò äýï Þ ðåñéóóôåñïé êìâïé åðé åéñþóïõí íá ìåôáäþóïõí ôçí ßäéá ñïíéêþ óôéãìþ t 0, èá óõìâåß óýãêñïõóç. ñá ôï êñßóéìï åñþôçìá áöïñü ôç äéüñêåéá ôçò ðåñéäïõ áíôáãùíéóìïý êáé åéäéêôåñá ôï ñíï ðïõ áðáéôåßôáé ãéá ôçí áíáãíþñéóç ìéáò óýãêñïõóçò. Ó Ýíá äßêôõï åêðïìðþò âáóéêþò æþíçò ï ñíïò áíáãíþñéóçò ìéáò óýãêñïõóçò åßíáé äéðëüóéïò áð ôçí êáèõóôýñçóç äéüäïóçò ôïõ óþìáôïò óôï êáëùäéáê ìýóï. Óçìåéþíåôáé ôé ç êáèõóôýñçóç áõôþ, ðïõ óõìâïëßæåôáé ìå ô, áöïñü ôï ñíï ðïõ ñåéüæåôáé ôï óþìá ãéá íá ìåôáäïèåß ìåôáîý ôùí ðéï áðïìáê ñõóìýíùí êìâùí ôïõ äéêôýïõ. ÅðïìÝíùò ç äéüñêåéá ìåôüäïóçò êüèå ðëáéóßïõ èá ðñýðåé íá åßíáé ôýôïéá, ðïõ íá åðéôñýðåé ôçí áíáãíþñéóç ôùí óõãêñïýóåùí ðñéí áð ôï ôýëïò ôçò ìåôüäïóþò ôïõ, äçëáäþ ôïõëü éóôïí 2ô (ó Þìá 8.8), äéáöïñåôéêü ïé óõãêñïýóåéò äå èá áíáãíùñßæïíôáé Ýãêáéñá, ìå óõíýðåéá ç áðäïóç ôïõ ðñïôýðï õ CSMA/CD íá åßíáé áíüëïãç ìå áõôþí ôïõ CSMA. Ôï Üìåóï óõìðýñáóìá ðïõ ðñïêýðôåé áð ôá ðáñáðüíù åßíáé ôé ôï ìþêïò ôïõ êáëùäßïõ äåí ðñýðåé íá åßíáé ðïëý ìåãüëï, þóôå ïé óõãêñïýóåéò íá ìðïñïýí íá áíáãíùñßæïíôáé. ÅíäåéêôéêÜ áíáöýñïõìå ôé Ýíá ïìïáîïíéê êáëþäéï ìþêïõò 1 km Ý åé êáèõóôýñçóç äéüäïóçò óþìáôïò ô=5 ìsec. Ç áíáãíþñéóç ôùí óõãêñïýóåùí åßíáé ìéá äéáäéêáóßá êáôü ôç í ïðïßá ï êìâïò ðáñáêïëïõèåß, ìýóù êüðïéáò äéüôáîçò, ôï êáëùäéáê ìýóï óå ëç ôç äéüñêåéá ôçò ìåôüäïóçò. ÐñáêôéêÜ áõô óçìáßíåé ôé ï êìâïò óõãêñßíåé ôçí éó ý Þ ôï ðëüôïò ôïõ ðáëìïý ôïõ óþìáôïò ðïõ ëáìâüíåé ìå áõô ðïõ Ýóôåéëå. Áí ôï ó Þìá ðïõ èá ëüâåé ï êìâïò åßíáé äéáöïñåôéê áð áõô ðïõ Ýóôåéëå, ôôå äéáðéóôþíåé ôé óõíýâç óýãêñïõóç. Ôï ó Þìá êùäéêïðïßçóçò ôùí óçìüôùí ðñýðåé íá åðéôñýðåé ôçí áíáãíþñéóç ôùí óõãêñïýóåùí. Ãéá ðáñüäåéãìá, ç óýãêñïõóç äýï óçìüôùí ôüóç ò 0 Volt åßíáé ðïëý

3 51 Ó Þìá 8.8: Ç áíáãíþñéóç ôçò óýãêñïõóçò ìðïñåß íá Ý åé ìýãéóô ç äéüñêåéá 2ô. (á) Ôç ñïíéêþ óôéãìþ 0 ï êìâïò Á óôýëíåé Ýíá ðëáßóéï. (â) Ôï ðëáßóéï ðñïóåããßæåé ôïí êìâï Â óå ñíï ô - å. (ã) Áêñéâþò ðñéí ôï ðëáßóéï ôïõ êìâïõ Á öèüóåé óôïí êìâï Â, áõôò áñ ßæåé ôç ìåôüäïóç ôïõ äéêïý ôïõ ðëáéóßïõ. ¼ôáí ï êìâïò Â äéáðéóôþóåé ôé Ýëá âå ðåñéóóôåñç éó ý óþìáôïò áð áõôþí ðïõ Ýóôåéëå, áíôéëáìâüíåôáé ôé Ý åé åìðëáêåß ó å óýãêñïõóç, ïðôå óôáìáôü ôç ìåôüäïóþ ôïõ êáé óôýëíåé áìýóùò Ýíá óþìá èïñýâïõ 48 bits óôïõò Üëëïõò êìâïõò. (ä) Ôï óþìá èïñýâïõ öèüíåé óôïí êìâï Á óå ñíï 2ô, ïðôå áõôò óô áìáôü ôç ìåôüäïóþ ôïõ. ðéèáí íá ìçí ìðïñåß íá áíáãíùñéóôåß. íá óçìåßï ðïõ ðñýðåé íá õðïëïãéóôåß, áöïý áöïñü ôçí áðäï óç ôïõ äéêôýïõ CSMA/CD, åßíáé ç äéüñêåéá áðï Þò åíò êìâïõ ðïõ áíß íåõóå ìéá óýã êñïõóç. Åßíáé öõóéê ç äéüñêåéá áõôþ íá äéáöýñåé áð êìâï óå êìâï, þóôå íá ìçí åðáíáëáìâüíïíôáé ìåôáäóåéò ðïõ êáôáëþãïõí óå óõíå ìå íåò óõãêñïýóåéò. Åðßóçò ðñýðåé íá õðïëïãéóôåß ç ðéèáíôçôá óõììåôï Þò êüð ïéïõ êìâïõ óå åðáíåéëçììýíåò óõãêñïýóåéò êáé íá ëáìâüíïíôáé ìýôñá, þóôå ç óõì ìåôï Þ ôïõ óôïí áíôáãùíéóì íá åßíáé áíüëïãç ôïõ áñéèìïý ôùí óõãêñïýóåùí óôéò ïðïßåò Ý åé åìðëáêåß. Ãé áõôïýò ôïõò õðïëïãéóìïýò ñçóéìïðïéåßôáé ï äõáäéêò áëãñéèìïò åêèåôéêþò áðï Þò (binary exponential backoff algorithm), óýìöùíá ìå ôïí ïðïßï ç äéüñêåéá áðï Þò ìåôñéýôáé óå ñïíïèõñßäåò (ó Þìá 8.7). ôóé, ìåôü áð ìéá óýãêñïõóç, ï ñíïò ùñßæåôáé óå ñïíïèõñßäåò äéüñêåéáò 2ô (ìýãéóôç êáèõóôýñçóç äéüäïóçò óþìáôïò ìå åðéóôñïöþ). Ãéá ðáñüäåéãìá, óôï êáèïñéóìýíï áð ôï ðñùôêïëëï ôïðéê äßêôõï ôùí 10 Mbps, ìýãéóôçò áðóôáóçò 2,5 km êáé 4 åðáíáëçðôþí, ç ñï-

4 52 Ôïìïò ÉÉ, Åíïôçôá Ã: Ôïðéêá Äéêôõá íïèõñßäá Ý åé äéüñêåéá 51,2 ìsec. ÌåôÜ áð k óõãêñïýóåéò óôéò ïðïßåò Ý åé åìðëáêåß Ýíáò êìâïò, ï áñéèìò ôùí ñïíïèõñßäùí ðïõ ðáñáëåßðåé åðéëýãåôáé ôõ áßá áð ôï äéüóôçìá 0 Ýùò 2 k - 1. ôóé: Áñéèìò óõãêñïýóåùí k ÄéÜóôçìá ñïíïèõñßäùí êáèõóôýñçóçò (0 Ýùò 2 k - 1) 0, 1 0, 1, 2, 3 0, 1, 2 7 0, 1, , 1, , 1, , 1, , 1, , 1, , 1, Ðéèáíôçôá íá îáíáóõìâåß óýãêñïõóç 0,5 0,25 0,125 0,0625 0, , , , , , Ï áëãñéèìïò óå êüèå ñïíïèõñßäá ðñïóðáèåß íá âñåé ôïí êá ôüëëçëï áñéèì ôùí êìâùí ðïõ åßíáé ðéèáí íá óõììåôý ïõí óôïí áíôáãùíéóì, þóôå íá åëá éóôïðïéïýíôáé ïé óõãêñïýóåéò. ¼ìùò ðáñïõóéüæåé ïñéóìýíåò áäõíáìßåò, ïé ïðïßåò åßíáé ïé áêëïõèåò: ¼ôáí ï áñéèìò ôùí êìâùí åßíáé ìéêñò êáé ï áñéèìò ôùí óõãêñïýóåùí ìå ôéò ïðïßåò åðéâáñýíïíôáé ïé êìâïé ìåãüëïò, ôôå ç ðéèáíôçôá íá îáíáóõìâåß óýãêñïõóç ôùí ðáêýôùí ôïõò åßíáé ìéêñþ, ìùò ï ñíïò åðáíáìåôüäïóþò ôïõò åßíáé ìåãüëïò. Ãéá ðáñüäåéãìá, 2 êìâïé ìå 9 Þ 10 óõãêñïýóåéò ï êáèýíáò åßíáé åðìåíï íá Ý ïõí ðïëý ìéêñþ ðéèáíôçôá íá óõãêñïõóôïýí êáé ðüëé, ìùò ç êáèõóôýñçóç ðñïêåéìýíïõ íá åðé åéñþóïõí åðáíáìåôüäïóç åßíáé ìåãüëç. ¼ôáí ï áñéèìò ôùí êìâùí åßíáé ìåãüëïò êáé ï áñéèìò ôùí óõãêñïýóåùí ìå ôéò ïðïßåò åðéâáñýíïíôáé ïé êìâïé ìéêñò, ôôå ç ðéèáíôçôá íá îáíáóõìâåß óýãêñïõóç ôùí ðáêýôùí ôïõò åßíáé ìåãüëç, ìùò ï ñíïò åðáíáìåôüäïóþò ôïõò åßíáé ìéêñò. Ãéá ðáñüäåéãìá, 100 êìâïé ìå 2 Þ 3 óõãêñïýóåéò ï êáèýíáò åßíáé åðìåíï íá Ý ïõí ðïëý ìåãüëç ðéèáíôçôá íá óõãêñïõóôïýí êáé ðüëé, ìùò ç êáèõóôýñçóç ðñïêåéìýíïõ íá åðé åéñþóïõí åðáíáìåôüäïóç åßíáé ìéêñþ Ôï ðñôõðï IEEE êáé ôï Ethernet Ôï ðñôõðï ÉÅÅÅ áíôéðñïóùðåýåôáé áð ôï 1-åðéìÝíïí CSMA/CD. Óôï ðñôõðï áõô ï êìâïò ðïõ ðñêåéôáé íá ìåôáäþóåé áíé íåýåé ôï ê áíüëé êáé, áí äéáðéóôþóåé

5 53 ôé åßíáé áðáó ïëçìýíï, ðåñéìýíåé, ìý ñé áõô íá ðåñéýëèå é óå êáôüóôáóç áñãßáò. ÄéáöïñåôéêÜ, áí äéáðéóôþóåé ôé åßíáé óå áñãßá, ìåôáäßäåé áìýóùò. Áí äýï Þ ðåñéóóôåñïé êìâïé áñ ßóïõí ôáõô ñïíá ôç ìåôüäïóç ôùí ðáêýô ùí ôïõò óå Ýíá êáíüëé ðïõ âñßóêåôáé óå êáôüóôáóç áñãßáò, èá ãßíåé óýãêñïõóç. Ìë éò ïé êìâïé äéáðéóôþóïõí ôç óýãêñïõóç óôçí ïðïßá åíåðëüêçóáí, óôáìáôïýí ôç ìå ôüäïóç ôùí ðáêýôùí ôïõò êáé ðåñéìýíïõí êüðïéï ñïíéê äéüóôçìá ðñïêåéìýíïõ íá åðáíáëüâïõí ôçí ëç äéáäéêáóßá. Ç äçìéïõñãßá ôïõ ðñïôýðïõ ÉÅÅÅ óôçñß èçêå óôá ðñùôêïëëá ALOHA êáé CSMA, ôá ïðïßá åöáñìóôçêáí óôç ñáäéïåðéêïéíùíßá. Áñãôåñá ç åôáéñåßá XEROX PARK åíóùìüôùóå ôï CSMA/CD, ðñïêåéìýíïõ íá êáôáóêåõüóåé ôï óýóôçìá 2.94 Mbps CSMA/CD, ôï ïðïßï õëïðïßçóå óå ìéá åãêáôüóôáóç óýíäåóçò 100 çëåêôñïíéêþí õðïëïãéóôþí ìå Ýíá êáëþäéï 1 km. Ôï óýóôçìá áõô ïíïìüóôçêå Ethernet êáé áðïôýëåóå ôç âüóç åðüíù óôçí ïðïßá ïé åôáéñåßåò DEC êáé INTEL êáôáóêåýáóáí ôï ãíùóô ðñôõðï 10 Mbps ÉÅÅÅ Óçìåéþíåôáé ôé ôï ðñôõðï ÉÅÅÅ ðåñéãñüöåé ëç ôçí ïéêïãýíåéá ôùí ðñïôýðùí 1-åðéìÝíïí CSMA/CD êáé óõìðåñéëáìâüíåé ôï Ethernet, ôï ïðïßï åßíáé óõãêåêñéìýíï ðñïúí ðïõ õëïðïéåß áñêåôü êá ëü ôï ðñôõðï ÉÅÅÅ ËÝîåéò ðïõ ðñýðåé íá èõìüìáé Ç áñ éêþ Ýêäïóç ôïõ ðñïôýðïõ ÉÅÅÅ ãéá åêðïìðþ âáóéêþò æþíçò áíáðôý èçêå áð ôçí åôáéñåßá XEROX êáé ñçóéìïðïéþèçêå ùò ôìþìá ôïõ ôïðéêïý äéêôýïõ ôçò, ðïõ Ýãéíå ãíùóô ùò Ethernet. Ç å- ðýêôáóç ôïõ ðñïôýðïõ ãéá åêðïìðþ åõñåßáò æþíçò Ýãéíå áð ôçí åôáéñåßá MITRE óôá ôýëç ôçò äåêáåôßáò ôïõ Áð ôï 1980 êáé ìåôü ðïëëýò åôáéñåßåò ðáñïõóßáóáí äéüöïñá óõóôþìáôá âáóéóìýíá óôï ðñôõðï áõô. Ðñùôêïëëï ðïëëáðëþò ðñóâáóçò ìå áíß íåõóç öýñïíôïò êá é áíáãíþñéóç óõãêñïýóåùí (CSMA/CD), Åthernet, äõáäéêò áëãñéèìïò åêèåôéêþò áðï Þò.