共享式以太网(即使用集线器或共用一条总线的以太网)采用了载波检测多路侦听(Carries Sense Multiple Access with Collision Detection,简称CSMA/CD)机制来进行传输控制。
1.带宽共享
在以太网局域网中,数据都是以“帧”的形式传输的。共享式以太网是基于广播的方式来发送数据的,因为集线器不能识别帧,所以它就不知道一个端口收到的帧应该转发到哪个端口,它只好把帧发送到除源端口以外的所有端口,这样网络上所有的主机都可以收到这些帧。这就造成TR要网络上有一台主机在发送帧,网络上所有其他的主机都只能处于接收状态,无法发送数据。也就是说,在任何时刻,所有的带宽只分配给了正在传送数据的那台主机。举例来说,虽然一台100Mbit/s的集线器连接了20台主机,表面上看起来这20台主机平均分配5Mbit/s带宽。但是实际上在任何时刻只能有一台主机在发送数据,所以带宽都分配给它了,其他主机只能处于等待状态。之所以说每台主机平均分配有5Mbit/s带宽,是指较长一段时间内的各主机获得的平均带宽,而不是任何时刻主机都有5Mbit/s带宽。
2.带宽竞争
在共享式以太网中,带宽是如何分配的呢?共享式以太网是一种基于“竞争”的网络技术,也就是说网络中的主机将会“尽其所能”地“占用”网络发送数据。因为同时只能有一台主机发送数据,所以相互之间就产生了“竞争”。这就好像千军万马过独木桥一样,谁能抢占先机,谁就能过去,否则就只能等待了。
3.冲突检测/避免机制
在基于竞争的以太网中,只要网络空闲,任何主机均可发送数据。当两个主机发现网络空闲而同时发送数据,那么就会产生“碰撞”(Collision),也称为“冲突”。这时两个传送操作都遭到破坏,此时CSMA/CD机制将会让其中的一台主机发出一个“通道拥挤”信号,这个信号将使冲突时间延长至该局域网上所有主机均检测到此碰撞。然后,两台发生冲突的主机都将随机等待一段时间后再次尝试发送数据,避免再次发生数据碰撞的情况。
共享式以太网这种“带宽竞争”的机制使得冲突(或碰撞)几乎不可避免。而且网络中的主机越多,碰撞的机率越大。
虽然任何一台主机在任何时刻都可以访问网络,但是在发送数据前,主机都要侦听网络是否堵塞。假如共享式以太网上有一台主机想要传输数据,但是它检测到网上已经有数据了,那么它必须等一段时间,只有检测到网络空闲时,主机才能发送数据。存在的问题
1)共享式以太网虽然具有搭建方法简单、实施成本低(适合用于小型网络)的优点,但它的缺点是明显的:如果网络中的用户较多时,碰撞的几率将会大大增加。据经验,当网络的10分钟平均利用率超过37%以上,整个网络的性能将会急剧下降。
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