免费智能真题库 > 历年试卷 > 网络工程师 > 2014年下半年 网络工程师 上午试卷 综合知识
  第62题      
  知识点:   CSMA/CD协议   二进制指数后退算法   时延   以太网
  关键词:   冲突   二进制   后退算法   协议   以太网   算法        章/节:   局域网       

 
以太网采用的CSMA/CD协议。当冲突发生时要通过二进制指数后退算法计算后退时延,关于这个算法,以下论述中错误的是(62)。
 
 
  A.  冲突次数越多,后退的时间短
 
  B.  平均后退次数的多少与负载大小有关
 
  C.  后退时延的平均值与负载大小有关
 
  D.  重发次数达到一定极限后放弃发送
 
 
 

  相关试题:局域网          更多>  
 
  第62题    2013年上半年  
   38%
关于VLAN,下面的描述中正确的是(62)。
  第65题    2009年上半年  
   23%
在IEEE 802.11标准中使用了扩频通信技术,下面选项中有关扩频通信技术说法正确的是(65)。
  第16题    2020年下半年  
   38%
以下千兆以太网标准中,支持1000m以上传输距离的是( )。
 
  第62题    2011年下半年  
   30%
以太网介质访问控制策略可以采用不同的监听算法,其中一种是:“一旦介质空闲就发送数据,假如介质忙,继续监听,直到介质空..
  第63题    2011年下半年  
   27%
以太网介质访问控制策略可以采用不同的监听算法,其中一种是:“一旦介质空闲就发送数据,假如介质忙,继续监听,直到介质空..
  第59题    2018年下半年  
   45%
CSMA/CD协议是( )协议。
   知识点讲解    
   · CSMA/CD协议    · 二进制指数后退算法    · 时延    · 以太网
 
       CSMA/CD协议
        CSMA/CD是一种适用于总线结构的分布式介质访问控制方法,是IEEE 802.3的核心协议。CSMA的基本原理是,当一个站在发送数据之前,先监听信道上是否有其他站发送的载波信号,若有,则说明信道正忙;否则信道是空闲的。然后根据预定的策略决定:
        .若信道空闲,是否立即发送。
        .若信道忙,是否继续监听。
               监听算法
               监听算法并不能完全避免发送冲突,但若对以上两种控制策略进行精心设计,则可以把冲突概率减到最小。据此,有以下3种监听算法。
               1)非坚持型监听算法
               当一个站准备好帧,发送之前先监听信道:
               ①若信道空闲,立即发送;否则转②。
               ②若信道忙,等待一个由概率分布决定的随机重发延迟后,重复①。
               由于等待了一个由概率分布决定的随机重发延迟,从而减少了冲突的概率;然而,可能出现的问题是因为延迟而使信道闲置一段时间,这使信道的利用率降低,而且增加了发送时延。
               2)1-坚持型监听算法
               当一个站准备好帧,发送之前先监听信道:
               ①若信道空闲,立即发送;否则转②。
               ②若信道忙,继续监听,直到信道空闲后立即发送。
               这种算法的优缺点与前一种正好相反:有利于抢占信道,减少信道空闲时间;但是多个站同时都在监听信道时必然发生冲突。
               3)P-坚持型监听算法
               P-坚持型监听算法吸取了以上两种算法的优点,但较为复杂。
               ①若信道空闲,以概率P发送,以概率(1-P)延迟一个时间单位。一个时间单位等于网络传输时延期τ。
               ②若信道忙,继续监听,直到信道空闲,转①。
               ③若发送延迟一个时间单位τ,则重复①。
               冲突检测(CD)原理
               载波监听只能减小冲突的概率,而不能完全避免冲突。当两个帧发生冲突后,若继续发送,将会浪费网络带宽。如果帧比较长,对带宽的浪费就很可观。为了进一步改进带宽的利用率,发送站应采取边发边听的冲突检测方法。具体如下。
               ①发送期间同时接收,并把接收的数据与站中存储的数据进行比较。
               ②若比较结果一致,说明没有冲突,重复①。
               ③若比较结果不一致,说明发生冲突,立即停止发送,并发送一个简短的干扰信号(Jamming),使所有站都停止发送。
               ④发送Jamming信号后,等待一段随机长的时间,重新监听,再试着发送。
               二进制指数后退算法
               按照二进制指数后退算法,后退时延的取值范围与重发次数n形成二进制指数关系。随着重发次数n的增加,后退时延tζ的取值范围按2的指数增大。即第一次试发时n的值 为0,每冲突一次,n的值加1,并按式(4-5)计算后退时延,即
               
               为了避免无限制的重发,要对重发次数n进行限制。通常当n增加到某一个最大值时停止发送,并向上层协议报告发送错误,等待处理。
               CSMA/CD的实现
               对于基带总线和宽带总线,CSMA/CD的实现基本上是相同的,但也有一些差别。
               差别一是载波监听的实现。对于基带系统,是检测电压脉冲序列。对于宽带系统,监听站接收RF载波以判断信道是否空闲。
               差别二是冲突检测的实现。对于基带系统,是把直流电压加到信号上来检测冲突。对于宽带系统,有几种检测冲突的方法。方法之一是把接收的数据与发送的数据逐位比较;另一种方法用于分裂配置,由端头检查是否有破坏了的数据,这种数据的频率与正常数据的频率不同。
 
       二进制指数后退算法
        按照二进制指数后退算法,后退时延的取值范围与重发次数n形成二进制指数关系。随着重发次数n的增加,后退时延tζ的取值范围按2的指数增大。即第一次试发时n的值 为0,每冲突一次,n的值加1,并按式(4-5)计算后退时延,即
        
        为了避免无限制的重发,要对重发次数n进行限制。通常当n增加到某一个最大值时停止发送,并向上层协议报告发送错误,等待处理。
 
       时延
        时延(Delay)是指一个报文或分组从一个网络(或一条链路)的一端传送到另一端所需的时间。时延是由以下几个不同的部分组成的。
        (1)传播时延。传播时延是从一个站点开始发送数据到目的站点开始接收数据所需要的时间。传播时延的计算公式是
        
        信号在物理媒体中传输时间是变化的。例如,电磁波在光纤、微波信道中的传播速度为每秒300 000km,而在一般电缆中的速度约为光速的2/3。
        (2)发送时延。发送时延是发送数据所需要的时间,即从一个站点开始接收数据到数据接收结束所需要的时间。发送时延的计算公式是
        
        (3)处理时延/排队时延。处理时延是数据在交换节点为存储转发而进行一些必要的处理所花费的时间。处理时延的重要组成部分是排队时延。排队时延是数据在交换结点等候发送在缓存的队列中排队所经历的时延。
        (4)总时延。数据经历的总时延就是以上三种时延之和,即
        总时延=传播时延+发送时延+排队时延
 
       以太网
        以太网是最早使用的局域网,也是目前使用最广泛的网络产品。以太网有10Mb/s、100Mb/s、1000Mb/s、10Gb/s等多种速率。
               以太网传输介质
               以太网比较常用的传输介质包括同轴电缆、双绞线和光纤三种,以IEEE 802.3委员会习惯用类似于10Base-T的方式进行命名。这种命名方式由三个部分组成:
               (1)10:表示速率,单位是Mb/s。
               (2)Base:表示传输机制,Base代表基带,Broad代表宽带。
               (3)T:传输介质,T表示双绞线、F表示光纤、数字代表铜缆的最大段长。
               传输介质的具体命名方案如下表所示,了解这些知识是十分必要的。
               
               以太网传输介质表
               
               以太网时隙
               时间被分为离散的区间称为时隙(Slot Time)。帧总是在时隙开始的一瞬间开始发送。一个时隙内可能发送0,1或多个帧,分别对应空闲时隙、成功发送和发生冲突的情况。
                      设置时隙理由
                      在以太网规则中,若发生冲突,则必须让网上每个主机都检测到。信号传播整个介质需要一定的时间。考虑极限情况,主机发送的帧很小,两冲突主机相距很远。在A发送的帧传播到B的前一刻,B开始发送帧。这样,当A的帧到达B时,B检测到了冲突,于是发送阻塞信号。B的阻塞信号还没有传输到A,A的帧已发送完毕,那么A就检测不到冲突,而误认为已发送成功,不再发送。由于信号的传播时延,检测到冲突需要一定的时间,所以发送的帧必须有一定的长度。这就是时隙需要解决的问题。
                      在最坏情况下,检测到冲突所需的时间
                      若A和B是网上相距最远的两个主机,设信号在A和B之间传播时延为τ,假定A在t时刻开始发送一帧,则这个帧在t+τ时刻到达B,若B在t+τ-ε时刻开始发送一帧,则B在t+τ时就会检测到冲突,并发出阻塞信号。阻塞信号将在t+2τ时到达A。所以A必须在t+2τ时仍在发送才可以检测到冲突,所以一帧的发送时间必须大于2τ
                      按照标准,10Mb/s以太网采用中继器时,连接最大长度为2500m,最多经过4个中继器,因此规定对于10Mb/s以太网规定一帧的最小发送时间必须为51.2μs。51.2μs也就是512位数据在10Mb/s以太网速率下的传播时间,常称为512位时。这个时间定义为以太网时隙。512位=64字节,因此以太网帧的最小长度为64字节。
                      冲突发生的时段
                      (1)冲突只能发生在主机发送帧的最初一段时间,即512位时的时段。
                      (2)当网上所有主机都检测到冲突后,就会停发帧。
                      (3)512位时是主机捕获信道的时间,如果某主机发送一个帧的512位时,而没有发生冲突,以后也就不会再发生冲突了。
               提高传统以太网带宽的途径
               以往被淘汰、传统的以太网是以10Mb/s速率半双工方式进行数据传输的。随着网络应用的迅速发展,网络的带宽限制已成为进一步提高网络性能的瓶颈。提高传统以太网带宽的方法主要有以下3种。
                      交换以太网
                      以太网使用的CSMA/CD是一种竞争式的介质访问控制协议,因此从本质上说它在网络负载较低时性能不错,但如果网络负载很大时,冲突会很常见,因此导致网络性能的大幅下降。为了解决这一瓶颈问题,“交换式以太网”应运而生,这种系统的核心是使用交换机代替集线器。交换机的特点是,其每个端口都分配到全部10Mb/s的以太网带宽。若交换机有8个端口或16个端口,那么它的带宽至少是共享型的8倍或16倍(这里不包括由于减少碰撞而获得的带宽)。
                      交换以太网能够大幅度的提高网络性能的主要原因是:
                      .减少了每个网段中的站点的数量;
                      .同时支持多个并发的通信连接。
                      网络交换机有三种交换机制:直通(Cut through)、存储转发(Store and forward)和碎片直通(Fragment free Cut through)。
                      交换式以太网具有几个优点:第一,它保留现有以太网的基础设施,保护了用户的投资;第二,提高了每个站点的平均拥有带宽和网络的整体带宽;第三,减少了冲突,提高了网络传输效率。
                      全双工以太网
                      全双工技术可以提供双倍于半双工操作的带宽,即每个方向都支持10Mb/s,这样就可以得到20Mb/s的以太网带宽。当然这还与网络流量的对称度有关。
                      全双工操作吸引人的另一个特点是它不需要改变原来10Base-T网络中的电缆布线,可以使用和10Base-T相同的双绞线布线系统,不同的是它使用一对双绞线进行发送,而使用另一对进行接收。这个方法是可行的,因为一般10Base-T布线是有冗余的(共4对双绞线)。
                      高速服务器连接
                      众多的工作站在访问服务器时可能会在服务器的连接处出现瓶颈,通过高速服务器连接可以解决这个问题。使用带有高速端口的交换机(如24个10Mb/s端口,1个100Mb/s或1000Mb/s高速端口),然后再把服务器接在高速端口上并使用全双工操作。这样服务器就可以实现与网络200Mb/s或2000Mb/s的连接。
               以太网的帧格式
               以太网帧的格式如下图所示,包含的字段有前导码、目的地址、源地址、数据类型、发送的数据,以及帧校验序列等。这些字段中除了数据字段是变长以外,其余字段的长度都是固定的。
               
               以太网的帧结构
               注:字段的长度以字节为单位
               前导码(P)字段占用8字节。
               目的地址(DA)字段和源地址(SA)字段都是占用6字节的长度。目的地址用于标识接收站点的地址,它可以是单个的地址,也可以是组地址或广播地址,当地址中最高字节的最低位设置为1时表示该地址是一个多播地址,用十六进制数可表示为01:00:00:00:00:00,假如全部48位(每字节8位,6字节即48位)都是1时,该地址表示是一个广播地址。源地址用于标识发送站点的地址。
               类型(Type)字段占用两字节,表示数据的类型,如0x0800表示其后的数据字段中的数据包是一个IP包,而0x0806表示ARP数据包,0x8035表示RARP数据包。
               数据(Data)字段占用46~1500个不等长的字节数。以太网要求最少要有46字节的数据,如果数据不够长度,必须在不足的空间插入填充字节来补充。
               帧校验序列(FCS)字段是32位(即4字节)的循环冗余码。
   题号导航      2014年下半年 网络工程师 上午试卷 综合知识   本试卷我的完整做题情况  
1 /
2 /
3 /
4 /
5 /
6 /
7 /
8 /
9 /
10 /
11 /
12 /
13 /
14 /
15 /
 
16 /
17 /
18 /
19 /
20 /
21 /
22 /
23 /
24 /
25 /
26 /
27 /
28 /
29 /
30 /
 
31 /
32 /
33 /
34 /
35 /
36 /
37 /
38 /
39 /
40 /
41 /
42 /
43 /
44 /
45 /
 
46 /
47 /
48 /
49 /
50 /
51 /
52 /
53 /
54 /
55 /
56 /
57 /
58 /
59 /
60 /
 
61 /
62 /
63 /
64 /
65 /
66 /
67 /
68 /
69 /
70 /
71 /
72 /
73 /
74 /
75 /
 
第62题    在手机中做本题