TDAT2004 Datakommunikasjon med nettverksprogrammering
Oppgave 4 - HTTP/1.1
Knut Aasgaard Kirkhorn, Ingunn Sund og Nicole Uybengkee
Innholdsfortegnelse
1. Innledning
Carrier sense multiple access with collision detection, forkortet CSMA/CD, er et sett regler som bestemmer hvordan nettverksenheter svarer når to enheter prøver å bruke en datakanal samtidig. Når en slik kollisjon oppstår avsluttes overføringen fra begge verter og de må vente et tilfeldig intervall før de kan prøve å overføre på nytt igjen. Dette fører til at det tar kortere tid før et nytt forsøk kan initieres og til overføringen blir gjennomført.
CSMA/CD er en standard for overføring av pakker på ethernet (IEEE 802.3), og en forbedret versjon av CSMA, som hører hjemme i lenkelaget i lagmodellen. Lenkelagets ansvar er å overføre og klargjøre pakker som skal sendes mellom nettverkslagene. [2][3]
2. Ønsket funksjonalitet
CSMA/CD er en variasjon av vanlig CSMA. En forbedring fra CSMA til CSMA/CD er at CSMA/CD avslutter overføringen i et tilfeldig intervall hos begge verter når en kollisjon oppstår. Dette fører til at det tar kortere tid til et nytt forsøk på overføring kan gjennomføres. Poenget med et tilfeldig intervall er at sjansen for kollisjon hos to eller flere noder som samtidig venter på å overføre minker. Svakheter med CSMA/CD er spesielt for travle busser. Overføring blir lite effektivt, det brukes unødvendig mye båndbredde og kan skape stor opphopning.
En stor fordel med CSMA/CD er at det er lett å implementere. Dette er en av hovedgrunnene til at det er en internasjonal standard og en viktig del av Ethernet, som er den mest utbredte arkitekturen for lokalnett.
CSMA/CD administrerer et delt medium for Ethernet. Å bruke delt medium har flere negative sider i form av ytelse og administrasjon. Eksempler på det er at bare en node i nettverket kan sende om gangen og aksess må reguleres. Nyere installasjoner av Ethernet benytter svitsjer. Bruk av svitsjer der datamaskiner er knyttet til hver sine porter fører til at de ikke har noen konkurranse om mediet.
Et alternativ til CSMA/CD er CSMA/CA. Det er også en variasjon av CSMA der CA står for “Collision Avoidance”. CSMA/CA går ut på at hvis overføringsmediet virker opptatt før en overføring, blir overføringen utsatt i et tilfeldig intervall. I trådløse lokalnett forsøker man å redusere sannsynligheten for at kollisjoner oppstår. I slike nettverk har ikke nodene mulighet til å bruke CSMA/CD, nodens eget signal vil overdøve andre noders signal når det høres fra sin egen radiomottaker. Kollisjoner blir derfor umulig å oppdage.
Andre alternativer til CSMA/CD er for eksempel VTCSMA (Virtual time CSMA) og CSMA/CARP. VTCSMA er utformet for å unngå kollisjoner som oppstår av noder som sender signaler samtidig og brukes vanligvis i sanntidssystemer. CSMA/CARP ligner på CSMA/CD, men CSMA/CARP har ingen måte å oppdage kollisjoner. CSMA/CARP prøver å unngå kollisjoner ved å bruke et system med overføringsprioriteter.
[2][3][4]
3. Virkemåte
SETT INN BILDER HER
3.1 Generell virkemåte
CSMA er en teknologi for å håndtere kollisjoner som oppstår på et nettverk som benytter seg av et delt medium, for eksempel en elektrisk buss. Siden bare en node kan sende samtidig, må tilgang til mediet reguleres. CSMA baserer seg på konkurranseprinsippet, og nodene trenger ikke å vente på beskjed fra tjeneren av nettverket for å kunne sende en ramme. En ramme er en pakke og består av et headerfelt og en nyttelast. Denne teknologien gjør at mange noder kan dele samme nettverk (Multiple Access). Nodene sjekker om noen andre noder sender rammer ved å lytte på mediet (Carrier Sense) før den sender noe, dette reduserer kollisjoner. Kollisjoner kan likevel oppstå dersom en annen node sender en ramme akkurat samtidig som en annen node, selv om de begge lyttet og trodde det var ledig.
Når en node sender en ramme, overvåker den også strømnivået for å oppdage kollisjoner. Om verten oppdager en kollisjon vil den sende et jammesignal på kabelen. Dette jammesignalet forteller alle verter at det har oppstått en kollisjon og at de ikke bør sende data. En annen måte å oppdage kollisjoner er støyen som oppstår etter en kollisjon. Etter å ha sendt jammesignalet, venter verten en tilfeldig tid før den prøver å sende på nytt. Tiden må være tilfeldig for å unngå flest mulig kollisjoner. Dersom flere kollisjoner oppstår med samme ramme, øker ventetiden. Tiden blir beregnet ved en algoritme som heter “truncated binary exponential backoff”.
I Ethernet (lokalt internett) brukes en versjon av CSMA som heter CSMA/CD. Ved trådløst internett bruker man CSMA/CA. CSMA/CD er en versjon av CSMA der hovedtanken er at kollisjoner er en naturlig del av en nettverksoperasjon, og ikke er til skade for sendelsene dersom de oppdages.
[2][5]
3.2 Prosedyre
3.3 Jammesignal
3.4 Late collision
3.5 Channel capture effect
4. Referanser