本文首发于稀土掘金。该平台的作者 逐光而行 也是本人。
前言
本文将会围绕下图来展开描述:
背景
上图为经典以太网的MAC子层协议的前后两个版本。
为什么要有这样一个协议?
————因为直接通过线路发送二进制编码,站点无法将0与空闲线路区分开。
两个版本的差异
由于IEEE 802.3要完全兼容DIX,
故除了前缀多了个SOF标志位、中间有个字段可表示type或length外,其他都是一样的。
如何保证type与length字段兼容(为什么要有最大长度限制)?
之前type所占用的字段都是在1500以上(十进制)。
于是有如下规定:
- 在1536(十六进制表示为0x600)以上的,说明该字段为type;
- 小于等于1536的,说明该字段为length(即length最大为1536)
即以1536为分界线。
为什么要有最小长度限制?
- 保证数据发送时间应大于等于往返传播时延,即t>=2τ,使得发生冲突时,站点能监听到冲突,并重发信息。(最重要)
- 当收发器监测到冲突时,它需要截断当前帧。为了能更容易识别有效帧,因此规定如上图的一组信息中除去前缀(preamble)的部分至少要达到64个字节,如果不够,上图所示的填充字段(pad)就发挥作用了。
对其他字段的补充解释
Preamble
该字段有8个byte,由于1byte=8bit,所以从bit的视角看是这样的:
注意最后两位是11,最后1byte也称为802.3的定界符开头。
前缀用到了曼彻斯特编码来同步发送方和接收方的时钟,最后两bit的作用为告诉接收方接下来会有帧被发送。
(我认为这个10101010不是固定的,原文指的应该是以这样跳变的形式出现(符合曼彻斯特编码),不同形式应该是不同的,比如组播和广播,具体的等我看到实际的报文再回来勘误)
source address
该字段是唯一的,没有两个相同的站点会拥有相同的地址
check sum
用到的是之前也提到的CRC校验码之类
CSMA/CD with Binary Exponential Backoff(二进制指数回退算法)
回顾上两篇文章中提到的小明坐公交问题:
如果他和小军同时想坐座位,又同时等待并等待相同时间的话,下一次他们还是会冲突。
该算法就用于解决这个问题。
假设以一个slot的间隔为时间单位。第一次他们各自等待0或1$(2^1-1)$,要是发现还冲突,就等待0/1/2/3$(2^2-1)$......第i次还冲突就等待$(2^i-1)$,这样就能尽可能错开时间。
需要注意的是,由于这是指数级增长,所以如果完全取决于i的话是不现实的。所以有如下规定:当i>10后,即范围最大值边界超过1023后,这个范围就不再变动,之后再有冲突,也是在0~1023之间取随机时间间隔。
参考书籍
- 《Computer Networks (the fifth edition) 》
看英文原书、理解、码字整理都不容易,希望各位多多包涵哈~如有错误,恳请各位大神指出!