CSMA/CD 的效率


CSMA/CD(载波侦听多路访问/冲突检测)是一种网络协议,更准确地说是一种访问协议,其标准为 IEEE802.3,用于广播链路,广泛用于以太网网络系统。它非常有效且易于实现。但是,CSMA/CD 的效率是一个重要因素,它决定了其在不同类型的网络拓扑和环境中的使用。在本文中,我们将探讨 CSMA/CD 在处理网络拥塞和最大限度地减少冲突次数方面的效率。

CSMA/CD 的工作原理(基础)

CSMA/CD 通过检测广播信道是否空闲来工作,如果任何站点检测到信道正在传输数据,它将不会传输。如果两个站点同时尝试传输,则会发生冲突,并且数据会损坏。在这种情况下,两个站点都停止传输,并等待随机的时间。然后他们再试一次。等待时间称为退避时间,并使用退避算法计算,该算法确保站点等待不同的时间以避免冲突。

CSMA/CD 的效率

CSMA/CD 的效率受许多因素影响,包括网络拓扑、连接到广播信道的站点数量以及传输速度。在具有较少传输站点的较小规模网络中,CSMA/CD 可以非常高效,因为发生冲突的可能性较小,并且站点之间的等待时间较短。然而,在具有许多传输站点的更大规模网络中。

另一个可能影响 CSMA/CD 效率的因素是传输速率。在高速带宽网络中,由于单位大小数据包传输时间较短,冲突发生的频率可能更高。这可能导致更多的等待时间并降低网络效率。为了解决这个问题,以太网网络使用一种称为载波扩展的技术,它可以延长传输时间,以便站点有更多时间来检测和响应冲突。

效率的基本公式为:

$$\mathrm{\eta\:=\frac{有效时间}{周期时间}}$$

经过复杂的推导后,简化的公式为:

$$\mathrm{\eta\:=\frac{1}{1\:+6.44a}}$$

其中 $\mathrm{a\:=\:T_{P} /T_{t}}$,

Tt 是传输延迟,Tp 是传播延迟

关键要点

  • CSMA/CD 可以有效地处理网络流量

  • 可以通过增加传输之间的等待时间来减少高网络流量

  • 这减少了总体网络流量并提高了效率

  • 较大的数据包不可取,因为它们需要更长的传输时间并增加冲突的可能性

  • 较小的数据包有利于高速带宽和网络效率

正如我们上面所讨论的,传输延迟和传播延迟也决定了 CSMA/CD 网络的良好效率,如公式所示,如果 Tt(传输延迟)增加,分母增加,效率降低;类似地,我们可以与传播延迟相关联,如果 Tp 增加,分母减少,整体效率增加。

尽管 CSMA/CD 非常有效,但它也有一些限制会影响其效率。例如,CSMA/CD 不适用于高带宽要求或低延迟至关重要的场合。在这种情况下,其他协议(例如 CSMA/CA 载波侦听多路访问/冲突避免)会有所帮助。

如果我们展开 Tt 的公式,它是 L/B,其中 L 是数据包大小,B 是带宽;对于 Tp =d/v,其中 d 表示两个站点之间的距离,v 表示传输速度,它通常是光速的 70%,但在问题陈述中会给出。

如果我们考虑 Tp 和 Tt,如果数据包长度增加,效率会增加,因为冲突的可能性会降低。如果两个传输站点之间的距离增加,效率会降低。

总的来说,我们可以得出结论:CSMA/CD 更适合 LAN,而不适合 WAN。CSMA/CD 用于有线 LAN。CSMA/CD 的问题在于,它不会采取任何措施来防止冲突,除非冲突已经发生。

结论

CSMA/CD 的效率 (η) 取决于许多因素,包括网络拓扑类型、传输站点的数量,以及我们讨论的数据包长度和传输速度。虽然 CSMA/CD 由于其有效性和易于实现而被广泛使用,但其效率可能会受到网络流量和连接到广播链路的站点数量的影响,它不适合广域网 (WAN),更适合局域网 (LAN)。此技术用于以太网协议。

更新于:2023年5月3日

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