Коллизии в сети Ethernet 10 Mбит/с. Домен коллизий

Передача данных разрешается через 9,6 мкс (межкадровый интервал) после освобождения среды передачи - это связано с временем распространением сигнала по сети и сбросом адаптеров в исходное состояние. Однако прослушивание канала и пауза между кадрами не исключают ситуацию, когда две станции одновременно решают, что среда свободна и начинают передавать свои кадры. В этом случае возникает коллизия - столкновение кадров на общем кабеле и искажение информации.

Чтобы корректно обработать коллизию, все станции непрерывно "прослушивают" сигналы в среде передачи. Если передаваемые и наблюдаемые сигналы отличаются, то фиксируется обнаружение коллизии. Для увеличения вероятности скорейшего обнаружения коллизии всеми станциями сети передающая станция прерывает передачу своего кадра и подтверждают коллизию посылкой в сеть специальной последовательности из 32 бит, называемой jam-сигналом.
После этого передающая станция обязана прекратить передачу и сделать паузу в течение короткого интервала времени: t_п=L*r, где r - интервал отсрочки, равен 512 битовым интервалам (величина битового интервала t_бита = 0,1 мкс для скорости 10 Мбит/с);
L - любое число из диапазона [0..2^N], N = 1,2,...10 - номер повторной попытки передачи данного кадра.

Таким образом:

t_п=0...52,4 мс.

После 10-ой попытки интервал не увеличивается. Максимальное число попыток N_max=16, далее кадр отбрасывается.

Появление коллизий органически присуще методу доступа CSMA/CD.
Частота коллизий определяются интенсивностью трафика и скоростью передачи. Важно распознавать коллизии на MAC - уровне, иначе падает производительность сети, т.к. ошибочно передаваемые кадры будут определяться на транспортном или прикладном уровне.

Домен коллизий - это часть сети Ethernet, все узлы которой распознают коллизию независимо от того, в какой части этой сети коллизия возникла.

Сеть Ethernet, построенная на повторителях, всегда образует один домен коллизий. Мосты, коммутаторы и маршрутизаторы делят сеть Ethernet на несколько доменов коллизий. На рисунке 2 приведена сеть, которая представляет собой один домен коллизий. Если в сети произошло столкновение кадров, то в соответствии с логикой работы повторителя сигнал коллизии распространится и на другие порты повторителя.

Рис. 2 Возникновение коллизии между всеми рабочими станциями сети

Если же вместо концентратора поставить коммутатор (рис.3), то его порт воспримет сигнал коллизии, но не передаст его по другим портам, так как это не входит его функции. Если порт коммутатора принимал в момент возникновения коллизии кадр, то он просто отбросит полученное начало кадра, и будет ожидать повторной попытки передачи. После успешного принятия данного кадра в свой буфер коммутатор передаст его на другой порт в соответствии с таблицей коммутации. Все действия коммутатора, связанные с обработкой коллизий для остальных сегментов сети, которые подключены к другим портам коммутатора, останутся просто неизвестными.

Рис. 3 Возникновение коллизии в одном из участков ЛС

Рис. 4 Полностью коммутируемая сеть