Шинная конфигурация ЛВС CSMA/CD

Общая структура локальной вычислительной сети. Здесь имеется ЛВС шинной структуры с несколькими ПК, разделяющими жесткий диск и высококачественный принтер. Обычно ЛВС имеет более высокую скорость по сравнению с быстродействием устройств, подключенных к сети. В нашем случае персональный компьютер А взаимодействует с жестким диском D, выполняя чтение и запись файлов.

Одновременно с этим персональный компьютер В может посылать данные на принтер С Для упорядоченного управления потоком данных в ЛВС необходима некоторая форма протокола. Этот протокол должен предотвращать возникновение любых столкновений, а если они произойдут, то разрешать возникшие проблемы без потери данных. Наиболее широко используется протокол CSMA/CD. Шина CSMA/CD работает со скоростью до 10 Мбит/с, достаточно высокой по сравнению с нормальной скоростью работы устройств, подключенных к шине.

Предположим, что два терминальных устройства взаимодействуют со скоростью 2400 бит/с. Они подключены к интеллектуальным блокам сопряжения. Передающий блок сопряжения выполняет буферизацию данных, поступающих от терминального устройства-отправителя, а затем передает их в пакете по кабелю со скоростью 10 Мбит/с. Приемный блок сопряжения получает пакет и передает данные к терминальному устройству-получателю со скоростью 2400 бит/с. С учетом отношения скоростей (2400 бит/с : 10 Мбит/с) передача данных через канал связи будет занимать немного времени. Задержки в таких системах могут быть очень малыми и зависят от количества бит, передаваемых в каждом пакете.

Метод CSMA/CD позволяет терминальным устройствам передавать данные в произвольные (случайные) моменты времени. При случайной передаче могут возникать столкновения, поэтому интеллектуальный блок сопряжения управляет шинным протоколом, основной целью которого является обнаружение столкновений и устранение потерь информации. Обычно блок сопряжения перед началом передачи производит «прослушивание» канала. Это и есть контроль несущей. Если в канале имеется сигнал, то блок сопряжения ожидает освобождения канала, а затем передает данные.

Если передачи ожидают два устройства, может произойти столкновение, когда они в конце концов передадут данные. При «прослушивании во время передачи» блок сопряжения, обнаружив столкновение, прекращает передачу и ожидает некоторое случайное время, прежде чем начать повторную передачу, в расчете на то, что при повторной передаче столкновения не произойдет. Если же столкновение возникает, процесс повторяется, но обычно с большей временной задержкой перед повторной передачей. Все это происходит очень быстро по сравнению с естественной скоростью работы терминальных устройств, т. е. в большинстве случаев незаметно для последних.

Управление CSMA/CD функционирует на уровне локального интерфейса между блоком сопряжения и каналом связи ЛВС. В данном случае между блоками сопряжения нет протокола, как такового и необходимы связные протоколы должны быть реализованы между терминальными устройствами. Обычно ЛВС предусматривают сервис одного или двух нижних уровней (в зависимости от реализации) семиуровневой модели взаимосвязи открытых систем ISO.