| 【旗標技術通訊電子報】第101期 2001.4.20 ***************************************************************** ※本期書摘：乙太網路的資料連接層(1) ※下期書摘：乙太網路的資料連接層(2) ***************************************************************** ※新書訊息 抓住你的 Photoshop 6 中文版 施威銘研究室著 540 元 ***************************************************************** ※本期書摘：乙太網路的資料連接層(1) ***************************************************************** 由於乙太網路上所有的電腦, 都共用同一個傳輸介質（網路線）, 當然會 面臨『誰先用、誰後用？』這個讓人頭疼的問題。要解決這個問題, 就必 須訂定一套『介質使用管理辦法』。以網路術語來說, 這套使用管理辦法 稱為『MAC Method』（Media Access Control Method）。乙太網路所採用 的 MAC Method 稱為『CSMA/CD』（Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection）, 雖然英文全名又臭又長, 但是其原理並不難懂, 且讓我們舉個簡單的例子來說明。 CSMA/CD 工作原理 假設會議室的每個座位都安裝一隻麥克風, 大家都必須透過麥克風發言。為 了避免多人同時發言, 於是設計為一次只有一隻麥克風能傳出聲音。但是如 何決定誰的麥克風能出聲呢？ 很簡單！大家公平競爭嘛。 說得更清楚一點, 就是『用搶的』！ 每個人必須先按『發言鈕』搶發言權, 一旦您搶到了發言權, 別人的麥克風 與發言鈕就都失效。整個播音線路就統統歸您一個人用, 只會傳出您的聲音 , 別人無法插嘴。直到您講完了、不再佔用線路, 其它人便又可以搶按『發 言鈕』, 爭取發言權。 明白了以上的道理後, 我們不難領悟到：其實在按『發言鈕』搶發言權之前 , 應該先聽聽看是有否人正在發言？若然, 那就不必按鈕, 反正按也沒用。 一定要等到沒人發言時, 才有機會搶到發言權, 此時按『發言鈕』才有意義 。可是, 如果碰巧有多人同時按下『發言鈕』, 哪麼誰會搶到發言權呢？ 答案是：『都搶不到！』。 發生這種同時搶用的衝突情況時, 播音系統會自動暫停作用, 等一小段時間 後再恢復正常, 繼續接受大家搶發言權。 現在, 我們將上面這個例子套用到乙太網路。假設 A 電腦要傳送 1 個封包 給 B 電腦, A 電腦會先傾聽（偵測）網路是否已在傳送資料？若然, 則耐心 等待並持續偵測。若偵測到有空檔, 而且此空檔能持續 9.6 us 之久, 就認 定可以傳送資料, 於是趕緊送出封包。在實際生活中, A 電腦要傳送的封包 通常不只 1 個, 假設有 10 個, 如果它的運氣夠好, 哪麼連續 10 次就能送 完 10 個封包收工。如果沒這麼幸運, 就可能在送出第 1 個封包後, 被 C 電腦『插隊』、搶先送出封包, 等到 C 電腦傳了 1 個封包後, 卻又變成 D 電腦傳送封包。這齣你爭我奪的戲碼, 在傳送每個封包前都會重演 1 次, 每 次都可能產生新的贏家。 然而, 為什麼所偵測到的空檔要持續 9.6 us, 才能傳送資料呢？ 其實比較周延的說法應該是『空檔能持續 96 Bit-time 之久』。所謂 『Bit-time』代表傳送 1 Bit 的平均時間。對於 10 Mbps 乙太網路而言, 1 Bit-time=10-7 秒, 因此 96 Bit-time 等於 9.6 us；若是 100 Mbps 乙 太網路, 1 Bit-time=10-8 秒, 96 Bit-time 就縮短成 0.96 us 了。在乙太 網路規格中, 將封包的間隔時間定為 96 Bit-time, 以確保接收端可以處理 完先前收到的封包, 回復到等待接收的狀態, 這段時間稱為『IFG』（Inter Frame Gap）。 A 電腦所偵測到的空檔, 可能正好位於 IFG 內。倘若就此送出封包, 然而接 收端還在忙著處理上一個封包, 根本來不及接收這個封包。因此最保險的方 式, 就是等待 96 Bit-time 之後才送出封包, 確定接收端不會準備不及。 在前例中, 使用者必須按鈕以搶奪發言權。但是在乙太網路上, 並非要求使 用者真的去按鈕。而是以電腦送出資料的先後為準, 先送出者先贏！萬一湊 巧有多台電腦同時送出資料, 這些資料（其實就是電子訊號）就會撞在一起 , 這種現象稱之為『碰撞』（Collision）。發生碰撞後, 網路上的所有電腦 都會知道, 而且都會休息一段時間之後, 才又繼續搶送資料, 這個休息動作 稱為『Backoff』。這段休息的時間稱為 Backoff 時間（Backoff time）。 每台電腦的 Backoff 時間長短是以亂數產生, 彼此相同的機率很低, 因此能 降低再度發生碰撞的機率。 如果不幸再度發生第 2 次碰撞, 則每台電腦的 Backoff 時間會加長；若又 發生第 3 次碰撞, Backoff 時間再加長,...依此類推, 直到連續碰撞 16 次之後, 便宣告傳送失敗。 總結來說, CSMA/CD 並未指派每台電腦的傳輸優先順序, 而是開放給大家自 由競爭。在電腦數量不多時, 它的確是一種高效率的 MAC Method。但是反過 來說, 隨著電腦數量遞增, 發生碰撞的機率也愈來愈高, 效率自然也隨之下降 , 這也成為 CSMA/CD 先天難以避免的缺點。 ****************************************************************** 以上內容摘自『Internet 協定觀念與實作』 施威銘研究室 著 書號：F910 定價：560 元 ****************************************************************** 想索取前幾期的電子報內容請至易達網網站下載 http://lib.edirect168.com/enews/enews.asp?CH=87 本電子報內容未經授權請勿轉載 版權所有人：旗標出版股份有限公司 好書能增進知識、提高學習效率 卓越的品質是旗標的信念與堅持 http://www.flag.com.tw ═＜易達網電子報發報中心＞═══════════════════ ˙欲訂閱或取消易達網電子報: http://www.edirect168.com/enewsv2/ ˙收報、退報有問題，請洽易達網客服信箱: mailto:cs@service.edirect168.com ˙歡迎申請易達網免費電子信箱: http://www.edirect168.com ˙易達網電子報發報中心: mailto:news@service.edirect168.com ˙您想要登廣告: http://www.edirect168.com/html/ad.htm ˙本電子報文章與其相關連結由電子報報主提供，易達網負責發送。 ════════════════ 作自己的媒體，唱自己的歌 ══ |