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知识路径： > 计算机系统综合知识 > 数据通信与计算机网络 > 常用的协议标准 > 常用的网络协议 >
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考试要求：掌握
相关知识点：5个
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TCP/IP的网络接口层大致对应于OSI/RM模型的数据链路层和物理层，TCP/IP协议不包含具体的物理层和数据链路层，只定义了网络接口层作为物理层的接口规范。网络接口层处在TCP/IP协议的最底层，主要负责管理为物理网络准备数据所需的全部服务程序和功能。该层处理数据的格式化并将数据传输到网络电缆，为TCP/IP的实现基础，其中可包含IEEE 802.3的CSMA/CD、IEEE 802.5的TokenRing等。根据考试大纲的要求，我们主要介绍CSMA/CD的相关知识。
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CSMA/CD是一种争用型的介质访问控制协议，工作在数据链路层。CSMA/CD控制过程包含4个处理内容，分别是侦听、发送、检测、冲突处理。对于每一个站而言，发送数据前先监听信道是否空闲，若空闲，则立即发送数据。在发送数据时，边发送边继续监听。若监听到冲突，则立即停止发送数据。等待一段随机时间，再重新尝试。CSMA/CD控制方式的优点是原理比较简单，技术上易实现，网络中各工作站处于平等地位，不需集中控制，不提供优先级控制。但在网络负载增大时，发送时间增长，发送效率急剧下降。
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当确认发生冲突后，进入冲突处理程序。若在侦听中发现线路忙，则等待一个延时后再次侦听，若仍然忙，则继续延迟等待，一直到可以发送为止。每次延时的时间不一致，由退避算法确定延时值；若发送过程中发现数据碰撞，先发送阻塞信息，强化冲突，再进行侦听工作，以待下次重新发送。
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退避算法是指当出现线路冲突时，如果冲突的各站点都采用同样的退避间隔时间，则很容易产生二次、三次的碰撞。因此，要求各个站点的退避间隔时间具有差异性。这要求通过退避算法来实现，包括非坚持、1坚持和p坚持三种。
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（1）非坚持的CSMA：线路忙，等待一段时间，再侦听；不忙时，立即发送。这种算法能减少冲突，但信道利用率降低。
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（2）1坚持的CSMA：线路忙，继续侦听；不忙时，立即发送。这种算法能提高信道利用率，但增大了冲突。
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（3）p坚持的CSMA：线路忙，继续侦听；不忙时，根据p概率进行发送，另外的1-p概率为继续侦听（p是一个指定概率值）。这种算法的好处是有效平衡，但比较复杂。
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（1）前导码字段（P）：作用是使接收端进入同步状态，以便数据的接收。
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（2）帧开始标志（SFD）：紧跟在前导码字段之后标识本信息帧的开始。
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（3）信宿／信源地址（DA/SA）：分别对应目的地址和源地址，目的地址指明该帧发往的目的地，源地址标识发送该帧的节点。
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（4）数据字段长度（L）：表示DATA字段的实际长度。
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（5）用户数据字段（DATA）：长度小于1500字节，存放高层LLC的信息。
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（6）填充字段（PAD）：不大于46字节，采用填充字符的方式保证整个帧长度不小于64个字节。
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（7）帧检验序列（FCS）： 4个字节，用于循环冗余校验码。
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在CSMA/CD中，整个帧的发送时间应当不小于信号在网中“传播距离最大”的两个节点之间传播时间的两倍，分别对应信号到达“最远”的节点，以及冲突信号从“最远”的节点返回本节点。最小帧长的要求是要保证发送节点可以对发送的冲突进行有效的冲突检测。
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