CSMA/CD协议之计算最短帧长问题

前言

本篇博客主要论述了如何计算 CSMA/CD 协议下的网络帧长问题，从概念入手，结合例题进行详细的分析。

CSMA/CD协议

概念：

① 载波监听多点接入/碰撞检测
② 半双工通信
③ 先听后发、边听边发、冲突停发、延迟重发

计算最短帧长

1. 一个 CSMA/CD 基带总线网长度为 4000 4000 4000 m，信号传播速度为 2 ∗ 1 0 8 2*10^8 2∗108 m/s，假如位于总线两端的两台计算机在发送数据时发生了冲突，试问：
   （1）两台计算机间的信号传播延迟是多少？往返传播时间是多少？
   （2）每台计算机最多需要多长时间可以检测到冲突？
   （3）若建立传输速率为 10 Mb/s 的网络，最短帧长为多少？
   解：
   （1）信号传播延迟 = 总线网长度/信号传播速度：
   t = 4000 / ( 2 ∗ 1 0 8 ) = 2 ∗ 1 0 − 5 s t = 4000/(2*10^8)=2*10^{-5}s t=4000/(2∗108)=2∗10−5s → R T T = 2 t = 4 ∗ 1 0 − 5 s RTT = 2t = 4*10^{-5}s RTT=2t=4∗10−5s
   （2）检测冲突最长时间是一端发送数据到达另一端时另一端刚发出：
   t m a x = 2 t = 4 ∗ 1 0 − 5 s t_{max}=2t=4*10^{-5}s tmax​=2t=4∗10−5s
   （3）最短帧长 = 双倍传播时延（检测冲突最长时间） * 传输速率：
   x m i n = t m a x ∗ v = 4 ∗ 1 0 − 5 ∗ 1 0 7 = 400 b i t = 80 B x_{min}=t_{max}*v=4*10^{-5}*10^7=400bit=80B xmin​=tmax​∗v=4∗10−5∗107=400bit=80B

2. 一个速度为 2 Gbps、跨距为 2 km 的 CSMA/CD 网络，假设不使用中继器，传播速率为 5 km/μs，请问该网络的最小帧长是多少？
   解：
   ① 计算 t = 2 / 5 = 0.4 μ s = 4 ∗ 1 0 − 5 s t = 2/5=0.4μs=4*10^{-5}s t=2/5=0.4μs=4∗10−5s
   ② 最小帧长 x m i n = 2 t ∗ v = 2 ∗ 2 ∗ 1 0 9 ∗ 4 ∗ 1 0 − 5 = 1600 b i t = 200 B x_{min}=2t*v=2*2*10^9*4*10^{-5}=1600bit=200B xmin​=2t∗v=2∗2∗109∗4∗10−5=1600bit=200B