以太网综述：介质访问控制及载波侦听多路访问协议分析

以太网综述 计算机网络是指通过各种通信设备和通信链路相互连接起来的计算机系统的集合。根据网络的传输方式，可以分为采用点对点连接的网络和采用广播信道的网络。对于广播网络，一个关键问题是如何在信道竞争时分配信道的使用权。这一问题被归属于数据链路层的子层，也称为介质访问控制MAC子层。由于绝大多数局域网都采用多路复用信道作为通信基础，因此MAC子层在局域网中显得尤为重要。 介质访问子层的中心问题是如何在相互竞争的用户之间分配一个单一的广播信道。目前广泛采用的分配方法有静态分配和动态分配两种。然而，传统的静态分配方法并不能有效处理通信的突发性。因此，必须采用信道动态分配方法。在众多的多路访问协议中，本文将重点介绍与以太网密切相关的几种载波侦听协议。 载波侦听多路访问协议（Carrier Sense Multiple Access Protocol，CSMA）是一种在局域网中使用的协议。CSMA允许站点检测是否有其他站点正在传输数据，并根据检测结果调整自身的行为。具体说来，CSMA协议通过侦听信道上是否存在传输而选择相应的动作。如果信道上没有传输，则可以开始自己的传输。如果信道上有传输，站点将等待一段时间再尝试进行传输。CSMA协议是一种竞争式的多路访问协议，可以实现多个站点之间的公平竞争。然而，由于信道竞争的存在，CSMA协议可能会导致冲突和协议效率的降低。 在以太网中，载波侦听多路访问协议的变种CSMA/CD（Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection）被广泛采用。CSMA/CD协议在传输数据时，不仅会侦听信道是否存在传输，还会同时侦测是否有碰撞发生。如果发生了碰撞，站点会立即停止传输，并在一段时间后进行重传。这样可以避免不必要的冲突，并提高协议的效率。然而，随着网络规模的扩大和传输速率的提高，CSMA/CD协议的性能也受到一定限制。 除了CSMA/CD协议外，还有其他一些与以太网相关的多路访问协议。例如，根据主控站点的不同，可以将协议分为集线器型以太网和交换机型以太网。集线器型以太网采用集线器作为主控站点，所有的数据都要通过集线器进行转发，容易出现冲突与干扰。而交换机型以太网则由交换机作为主控站点，通过建立虚拟通路来避免冲突和碰撞，提高网络效率。 总结起来，以太网是一种采用广播信道的网络，在信道竞争时需要进行信道的动态分配。载波侦听多路访问协议是一种常见的介质访问控制协议，采用了侦听信道的方式进行信道分配。CSMA/CD协议是以太网中的一种变种，通过检测碰撞来避免冲突，提高网络效率。除此之外，还有其他一些与以太网相关的多路访问协议，如集线器型以太网和交换机型以太网。这些协议在不同的网络环境下具有各自的优势和适用性。随着技术的进步和网络规模的扩大，不断有新的协议和技术被提出来，以满足不同场景下的需求。