Ramkollision

Den aktuella versionen av sidan har ännu inte granskats av erfarna bidragsgivare och kan skilja sig väsentligt från versionen som granskades den 4 juni 2020; kontroller kräver 2 redigeringar .

Kollision ( engelsk  kollision - överläggsfel, kollision) - i terminologin för dator- och nätverksteknik , överlagring av två eller flera ramar från stationer som försöker sända en ram samtidigt i ett överföringsmedium med flera åtkomster.

Orsaker

I tidiga modifieringar av Ethernet- nätverk användes en metod för att komma åt dataöverföringsmediet, kallad metoden för multipel åtkomst med bäraridentifiering och kollisionsdetektering (bäraravkänning av flera åtkomst med kollisionsdetektering, CSMA/CD ). Denna metod används uteslutande i nätverk med en logisk gemensam buss (som inkluderar de radionätverk som gav upphov till denna metod). Alla datorer i ett sådant nätverk har direkt tillgång till en gemensam buss, som skulle kunna implementeras med hjälp av en koaxialkabel eller hubb , så den kan användas för att överföra data mellan två valfria nätverksnoder. Samtidigt har alla nätverksdatorer möjlighet att omedelbart (med hänsyn till signalutbredningsfördröjningen genom det fysiska mediet) ta emot data som någon av datorerna började sända till den gemensamma bussen. Enkelheten i kopplingsschemat är en av faktorerna bakom framgången med Ethernet-standarden. Det antas att kabeln som alla stationer är anslutna till fungerar i multipelåtkomstläge (MA).

Stadier av tillgång till miljön

All data som sänds över nätverket placeras i ramar av en viss struktur och förses med en unik adress för destinationsstationen. För att kunna sända en ram måste en station se till att det delade mediet är ledigt. Detta uppnås genom att lyssna på den grundläggande övertonen i signalen, som också kallas bärvågsfrekvensen (bärvågsavkänning). Ett tecken på en obebodd miljö är frånvaron av en bärfrekvens på den, som med Manchester -kodningsmetoden är 5-10 MHz, beroende på sekvensen av ettor och nollor som sänds för tillfället.

Om mediet är ledigt har noden rätt att börja sända ramen. Alla stationer som är anslutna till kabeln kan känna igen det faktum att ramen sänds, och stationen som känner igen sin egen adress i ramhuvuden skriver sitt innehåll till sin interna buffert, bearbetar mottagen data, skickar den upp i sin stack och skickar sedan ramen över kabeln -svar. Adressen till källstationen finns i källramen, så destinationsstationen vet till vem den ska skicka svaret. Efter slutet av ramöverföringen måste alla nätverksnoder upprätthålla en teknologisk paus (mellanbildsgap) på 9,6 µs (för Ethernet 10 Mbps). Denna paus, även kallad interframe-intervallet, behövs för att få nätverksadaptrarna till sitt ursprungliga tillstånd, samt för att förhindra att en station exklusivt fångar mediet. Efter slutet av den tekniska pausen har noderna rätt att börja sända sin ram, eftersom mediet är fritt.

Förekomsten av kollisioner

Med det beskrivna tillvägagångssättet är det möjligt att två stationer samtidigt försöker sända en dataram över ett gemensamt medium. Mediasnuffmekanismen och pausen mellan bildrutor garanterar inte att en sådan situation uppstår när två eller flera stationer samtidigt beslutar att mediet är ledigt och börjar sända sina ramar. De säger att i det här fallet inträffar en kollision, eftersom innehållet i båda ramarna kolliderar på en gemensam kabel och informationen förvrängs - kodningsmetoderna som används i Ethernet tillåter inte att signalerna från varje station särskiljs från den allmänna signalen.

Kollision är en normal situation i Ethernet-nätverk. För att en kollision ska inträffa är det inte nödvändigt att flera stationer börjar sända exakt samtidigt, en sådan situation är osannolik. Det är mycket mer troligt att kollisionen inträffar på grund av det faktum att en nod börjar sända före den andra, men signalerna från den första hinner helt enkelt inte nå den andra noden när den andra noden bestämmer sig för att börja sända sin ram . Det vill säga, kollisioner är en konsekvens av nätverkets distribuerade natur.

För att korrekt hantera en kollision övervakar alla stationer signalerna som visas på kabeln samtidigt. Om de sända och observerade signalerna skiljer sig åt, detekteras en kollisionsdetektering (CD). För att öka sannolikheten för tidig kollisionsdetektering av alla nätverksstationer, avbryter stationen som upptäckte kollisionen överföringen av sin ram (på en godtycklig plats, möjligen inte på bytegränsen) och förstärker kollisionssituationen genom att skicka en speciell sekvens på 32 bitar till nätverket, kallad jam-sekvensen.

Exakt igenkänning av kollisioner av alla stationer i nätverket var en nödvändig förutsättning för korrekt funktion av nätverket av tidiga Ethernet -modifieringar . I moderna switchade trådbundna Ethernet-nätverk är endast två nätverksportar anslutna till varje segment av dataöverföringslinjen (tvinnad pairkabel eller optisk kabel) i duplexöverföringsläge och förekomsten av kollisioner är i grunden omöjlig.